本文以光电效应实验系统改造中数据采集为例介绍微弱信号的处理方法。

2　微弱信号处理

　　光电效应实验中所测定的信号是极其微弱的，其信号的强度在10^-13~10^-16之间。微弱电流放大通过I-V转换、调零及程控放大来完成，为了保证精度进行了零点与增益调整。其中I-V转换及放大结构如图1。

　　2.1　放大增益的级间安排
　　由于是微弱信号的放大，信号很容易被噪声等淹没。因此尽量将最大放大增益放在第一级，即转换级。所以，级间安排是：第一级(转换级)：10⁺⁸；第二级(增益调整级)：2~256。
　　2.2　电流-电压转换及放大
　　因为被测对象是微弱电流信号，放大容易引起电压和电流的失调，以及零点漂移、自激干扰。所以第一级的电压一电流转换选用自稳零斩波运算放大器ICL7650。这个器件具有较高的工作稳定性和优良的高精度放大性能。对于ICL7650的保持电容器CI，其采样保持精度十分重要，因此采用了漏电小、损耗小、吸附效应小的聚苯乙烯电容。第一级电路转换率高达10⁸，反馈电阻的取值会很大，这样稳定性受到时间及温度的很大影响，产生测量误差。采用如图2所示的T型反馈电路会得到较大增益，同时又将测量误差降到最低限度。
　　2.3　调零电路
　　对于第二级，由于输入电压相对来说较大。所以，调零电路采用了另一种高精度低漂移器件OP-07。它具有极高的时间稳定性。调零电路设计时，将调零电路接在第二级运算放大器的同相端。经两电阻及精密电位器的分压，调整系统的零点。由于电源的波动会对系统的零点造成影响，所以，又在电路中加入二极管D1、D2以稳定系统的零点。电路见图3。

　　2.4　程控增益放大
　　光电子产生的电流强度，在测量过程中随着反向电压的变化，变化的幅度很大，为了保证电流采样精度，系统的增益必须动态调整。本级利用D/A转换器DAC0832和OP-07构成程控放大器，见图4。

3　结束语

　　随着计算机技术的高速发展，将计算机应用到物理实验中，实现数据的自动采集和处理以提高实验的智能化程度将势在必行。本文介绍的方法具有普遍性，可应用于其它微弱信号处理系统中。