用于测量小交流信号的放大器有很多种，但很难测量叠加在大直流信号上的交流信号。

本文档提供适用于此类测量的前置放大器的产品信息。

噪声信号也是一种交流信号，因此该内容也可以应用于低噪声测量。

内容

交流信号叠加在大直流信号上

1. 测量仪器的动态范围

2. 低噪声放大器和输入保护

1. 测量仪器的动态范围

测量叠加在直流信号上的小交流信号需要包含直流信号的动态范围。例如，测量10V直流信号叠加1mV交流的小交流信号时，仪器的测量电压范围应设置为10V或以上。在 10 V 的测量范围内测量 1 mV 的 AC 信号时，需要 80 dB（分辨率 14 位）或更高的动态范围。由于需要具有更大动态范围的仪器，较大的直流信号使测量交流信号变得更加困难。示波器等通用测量仪器的动态范围分辨率约为 8 位，对应的动态范围为 48 dB。

对于此类测量，有必要通过交流耦合去除直流信号。可以根据小交流信号的电平选择测量范围。测量1mV交流信号所需的动态范围如表1所示。如果测量范围可以设置为100mV，则测量1mV交流信号所需的动态范围为40dB。直流信号的去除降低了所需的动态范围，这使得测量小的交流信号成为可能。

表 1. 测量 1 mV 交流电压所需的动态范围

2.低噪声放大器和输入保护电路

小交流信号的测量会受到仪器输出噪声的影响。例如，通用数字示波器的噪声级为几毫伏，不可能测量微伏量级的小交流信号。低噪声前置放大器可用于测量小的交流信号。然而，大多数类型的低噪声前置放大器的输入信号范围有限，当输入大直流信号时，放大器可能会损坏。即使使用交流耦合低噪声放大器，可移除的直流信号也存在上限。

电阻器和二极管电路用作保护，以防止大电压输入损坏放大器。（图 1。）然而，增加保护电阻值会增加电阻的热噪声并影响放大器的输出。增加输入保护级别可能会增加输出噪声。

例如，图1电路中输入电压Vin为40V时，需要保护电阻R1为4kΩ以上，以抑制电流Iin。4 kΩ 电阻器的热噪声在室温下为 8.1 nV/√Hz。因此，该保护电路不能测量非常小的信号。

图 1. 输入保护电路示例