换能器前置放大电路设计项目支持：北京市科技攻关项目，农业节水灌溉监测与控制设备研制与开发（D0706007040191）国家“十一五”科技支撑计划农产品流通过程信息化关键技术与系统研发（2006BAD10A04）国家“十一五”科技支撑计划灌区地下水开发利用关键技术（2006BAD11B05）微弱信号检测的前置放大电路设计张石锐1，2，郑文刚2*，黄丹枫1，赵春江2（1.上海交通大学农业与生物学院上海市2002402.国家农业信息化工程技术研究中心北京市101097）摘要：针对精准农业中对微弱信号检测的技术需求，论文设计了以电流电压转换器，仪表放大器和低通滤波器为主要结构的微弱信号检测前置放大电路。结合微弱信号的特点讨论了电路中噪声的抑制和隔离，提出了电路元件的选择方法与电路设计中降低噪声干扰的注意事项。本文利用集成程控增益仪表放大器PGA202设计了微弱信号检测前置放大电路，并利用微弱低频信号进行了测试，得到了理想的效果。关键字：精准农业、微弱信号检测、仪表放大器、前置放大电路中图分类号：TN731.5文献标识码：AThedesignofpreamplifiercircuitbasedonweaksignaldetectionZHANGShi-rui1，2，ZHENGWen-gang2，HUANGDan-feng1，ZHAOChun-jiang2(1.SchoolofAgricultureandBiology,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China2.NationalEngineeringResearchCenterforInformationTechnologyinAgriculture,Beijing,101097,China)Abstract：Combinedwiththedemandofthedetectionofweaksignalinprecisionagriculture,thearticleintroducedthecircuitprincipleofdeigningpreamplifiercircuitwhitI/VConversionlevel,instrumentationamplifierlevelandlow-passfilterlevel.Atthesametimethearticlediscussedthecircuit'snoisesuppressionandisolationaccordingtothecharacteristicsoftheweaksignal,andgavethemethodofchoosingelementsandnoisereduction.Finally,gavethedesignoftheweaksignaldetectionpre-amplifierusingtheprogram-controlledintegratedinstrumentationamplifierPGA202.Keywords:precisionagriculture，weaksignaldetection,instrumentationamplifier,preamplifier1、引言精准农业主要是依据实时获取的农田环境和农作物信息，对农作物进行精确的灌溉、施肥、喷药，最大限度地提高水、肥和药的利用效率，减少环境污染，获得最佳的经济效益和生态效益[1]。农田环境和农作物信息的准确获取取决于可靠的生物传感技术。如常规精准灌溉主要关注空气的温度、湿度和土壤的含水量，利用这些参数的变化控制对农作物的灌溉，而作物自身产生的一些信号能够更准确的反映其自身的生理状况，通过检测这些信号控制灌溉可以使灌溉更精确。目前精准灌溉技术正朝着以环境信息和农作物生理信息相结合为控制依据的方向发展，为此各种生物传感器如植物电信号传感器、植物茎流传感器等应运而生。但一般作物自身生理状况产生的信号极其微弱，往往电流信号只能达到纳安级，电压信号也只能达到微伏级。为有效的利用这些信号，应首先对其进行调理，本文根据植物生理信号的特点设计了适合此类微弱信号检测的前置放大电路。2、电路基本结构生物传感器所产生的信号一般为频率较低的微弱信号，检测不同的植物生理参数，可能得到电压或电流信号。对于电流信号，应首先把电流信号转换成为电压信号，通过放大电路的放大，最后利用低通滤波器，滤除混杂在信号中的高频噪声。微弱信号检测前置放大电路的整体结构如图1。本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！