微弱信號經(jīng)過長電纜信號線連接后信號出現(xiàn)波動

在某儀表信號電路設(shè)計中，傳感頭輸出信號是微伏級的交流電壓信號，信號經(jīng)過10米的屏蔽電纜線后再輸入儀表放大電路進行放大處理如圖1所示，電纜的屏蔽線已做過良好的接地處理，測試過程中，信號會偶爾出現(xiàn)波動且導(dǎo)致工作不穩(wěn)定，出現(xiàn)如圖2的波形。

圖1

圖2

經(jīng)分析，是由于信號在原來波形的基礎(chǔ)上疊加了工頻信號干擾。出現(xiàn)這種情況，主要因為電纜本身存在分布電容和電阻，信號通過電纜以后，降低了儀表放大器的輸入阻抗，同時分布電容和電阻的參數(shù)不一致，導(dǎo)致信號出現(xiàn)相位變化，綜上兩種原因降低了儀表放大電路抑制共模干擾的能力。

解決辦法是抵消電纜分布參數(shù)的影響。思路是給電纜的屏蔽層疊加一個和傳輸?shù)男盘柾降那倚盘柗纫恢碌男盘枺ＷC電纜屏蔽層與信號層之間平衡電勢，來抑制分布電容參數(shù)。如下圖3所示：

圖3

儀表放大電路的輸出信號經(jīng)過U13運放進行跟隨后輸入到電纜線的屏蔽電路層，保證屏蔽電纜層的信號電壓和信號線電壓同步，抵消了電纜的分布電容參數(shù)，使得改進后信號質(zhì)量得到了很好的改善。

審核編輯：劉清