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傳感器是連接模擬世界與數(shù)字世界的橋梁,微弱信號(hào)采集是非常具有挑戰(zhàn)性的一個(gè)應(yīng)用,我們的目標(biāo)信號(hào)本身就及其微弱,還伴隨著各種各樣的干擾,信噪比SNR非常低。
比如ECG心電信號(hào),只有十幾毫伏,而EEG腦電信號(hào)只有及到幾百微伏,而且還有心電、眼電、肌電、工頻等各種干擾,難以采集。
對(duì)于低SNR微弱信號(hào)采集,很多同學(xué)會(huì)有這樣一個(gè)疑問(wèn):應(yīng)該先放大還是先濾波呢?這是一個(gè)問(wèn)題!
我喜歡以實(shí)際波形舉例說(shuō)明,更清晰容易理解。
比如一個(gè)信號(hào)X=0.1sin(t)+0.1,信號(hào)波形見上圖第一行,如果X疊加噪聲后,降低其信噪比,從時(shí)域就很難分辨其波形,SNR被大大降低,帶噪信號(hào)見上圖第二行。
對(duì)于一個(gè)信噪比非常低的信號(hào),噪聲幅值是很大的,如果此時(shí)先直接用放大器放大,放大后的噪聲非常容易導(dǎo)致放大器進(jìn)入非線性區(qū)域,進(jìn)而影響其性能,見上圖第三行。
因此在微弱信號(hào)處理時(shí),先濾波、再放大,是一個(gè)選擇,以保障后續(xù)電路的要求,這可以滿足大部分應(yīng)用需求。
然而放大器電子電路本身也會(huì)有噪聲,如果對(duì)SNR要求十分嚴(yán)格,甚至需要再放大之后再次濾波,即:濾波->放大->再濾波。