严 明，魏 巍，殷聪如，贾冬宇

(北京东方计量测试研究所，北京 100086)

0 引言

通常来说，当交流电压信号的测量范围小于10 mV，或分辨力低于1 μV时，即可归属到微弱信号测量范畴，交流低电压测量技术广泛应用于国防工业、芯片设计制造、生物医疗和电子计量测试等专业领域。因交流低电压信号易受各种电子元器件噪声影响，淹没在其他杂散干扰信号中，很难从中分离出来并进行准确测量，因此测量结果的不确定度一般较大[1]，通常为千分之几。目前国外比较专业的测量交流电压信号的仪器设备是数字多用表3458A，其交流电压测量量程最小为10 mV，频率范围为1 Hz～300 kHz，测量精度是0.03%～4%；国内市场上未见同指标类型的交流电压测量仪器，相关交流低电压测量方面的论文研究报道不多[2-4]，只有国防电学一级计量站等专业计量技术机构开展了相关科学研究工作，可以实现100 nV分辨力的测量技术。因此，研究团队依托国防计量科研渠道，研发交流低电压检定装置，自主设计研制了一种低噪声交流低电压放大电路，实现了20 μV～2 mV低电压测量功能，频率范围为10 Hz～100 kHz，最高分辨力为10 nV，最优不确定度为0.03%。

1 电路原理简介

本文设计的交流低电压最小为20 μV，最高分辨力为10 nV，且频率范围较宽，因此必须对整个电路进行低噪声设计分析，尤其要控制好前端放大电路的噪声，经过多种方案比较分析，最终采用如图1所示的放大电路设计框图，交流低电压信号通过自主设计绕制的高导磁环形输入变压器和低噪声运算放大器组合体，采用复合型同相放大技术进行信号调理放大，然后经过高通和低通滤波器滤除杂波噪声，再进行二级放大，得到2 V量程的交流电压信号。……