一种检测微弱光电流信号的锁相放大器设计

摘要

针对强背景噪声下光寻址电位传感器中微弱电流信号检测困难的问题,设计了一种基于锁相放大原理的微弱光电流信号检测电路;该电路主要包括两部分:前置放大器和相敏检波器;其中,前置放大器主要由包括第一级电流电压转换电路在内的四级放大电路组成;系统选用高性能的AD8652作为前置放大器中的第一级运放,相敏检波器采用电子开关型芯片AD630实现信号的乘法运算;实验结果表明,当前置放大器增益设置为10 4、105、106时,整个锁相放大器检测系统的灵敏度分别为-1.267 8×104 V/A、-1.265 1×10 5V/A、-1.230 2×106 V/A,该灵敏度与理论计算值的相对误差绝对值最大为3.38％,可检测的输入电流范围是100 nA～180 μA,频率响应范围是1 kHz～1.2 MHz;当外加白噪声时,系统输出值随着噪声的增大而增大,当噪声不超过待测信号的2.25倍时,系统输出值与无噪声的输出值之间的相对误差不超过5％;系统具有良好的稳定性和线性度,在微光电流信号检测中具有较好的应用前景.