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先滤波还是先放大,这是一个问题!

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传感器是连接模拟世界与数字世界的桥梁,微弱信号采集是非常具有挑战性的一个应用我们的目标信号本身就及其微弱,还伴随着各种各样的干扰,信噪比SNR非常低。

比如ECG心电信号,只有十几毫伏,而EEG脑电信号只有及到几百微伏,而且还有心电、眼电、肌电、工频等各种干扰,难以采集。

对于低SNR微弱信号采集,很多同学会有这样一个疑问:应该先放大还是先滤波呢?这是一个问题!

我喜欢以实际波形举例说明,更清晰容易理解。

比如一个信号X=0.1sin(t)+0.1,信号波形见上图第一行,如果X叠加噪声后,降低其信噪比,从时域就很难分辨其波形,SNR被大大降低,带噪信号见上图第二行。

对于一个信噪比非常低的信号,噪声幅值是很大的,如果此时先直接用放大器放大,放大后的噪声非常容易导致放大器进入非线性区域,进而影响其性能,见上图第三行。

因此在微弱信号处理时,先滤波、再放大,是一个选择,以保障后续电路的要求,这可以满足大部分应用需求。

然而放大器电子电路本身也会有噪声,如果对SNR要求十分严格,甚至需要再放大之后再次滤波,即:滤波->放大->再滤波。

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