首先给出一个前提,即在短时间内随机干扰信号的平均值是不变的。在此前提下通过检测一次基准值,再检测一个加直流电压后的信号值的方法配合一定的算法实现信号分离。但在实现过程中,由于干扰信号几乎将有用信号完全淹没,放大电路极易饱和,在前置通道中不能实现增益足够大的放大,为了解决这一问题,可以应用数字电位器实现一个程控差分对消器,使得信号的分辨率足够大。图3、图4分别给出了用示波器捕获的基准信号及加电后的信号,此时为绝缘老化中期的信号。对比可以看出,已能够将有用信号容易地分离出。


3.1 前置通道差分电路的设计
图5给出电路设计图。图6为差分对消电路及次级程控放大电路。图7为数字电位器X9313及外围电路。



3.2 工作原理及软件设计
在检测信号基准值时,调整程控增益电路到足够大的增益,使得信号的分辨率足够大,此时叠加直流信号后放大电路肯定会处于饱和状态。因此,调整数字电位器的内部电阻尽量让信号的基准值处于零附近,这样使得加直流后的信号也尽可能的放大,通过对两次的值相减,就可以得到有用信号的值。
软件流程框图如图8所示。在软件设计中,每次调整完数字电位器的位置后必须将其归位,这一点是比较重要的,否则下次使用时将无法判断其真正的位置。

4 结束语
应用数字电位器X9313设计程控差分电路,基本消除了干扰信号及化学电动势的影响,提高了信号的分辨率,使得在强干扰下测量微弱信号成为可能。经过实验证明,可成功地检测出几微伏的信号。