微弱信号经过长电缆信号线连接后信号出现波动

在某仪表信号电路设计中，传感头输出信号是微伏级的交流电压信号，信号经过10米的屏蔽电缆线后再输入仪表放大电路进行放大处理如图1所示，电缆的屏蔽线已做过良好的接地处理，测试过程中，信号会偶尔出现波动且导致工作不稳定，出现如图2的波形。

图1

图2

经分析，是由于信号在原来波形的基础上叠加了工频信号干扰。出现这种情况，主要因为电缆本身存在分布电容和电阻，信号通过电缆以后，降低了仪表放大器的输入阻抗，同时分布电容和电阻的参数不一致，导致信号出现相位变化，综上两种原因降低了仪表放大电路抑制共模干扰的能力。

解决办法是抵消电缆分布参数的影响。思路是给电缆的屏蔽层叠加一个和传输的信号同步的且信号幅度一致的信号，保证电缆屏蔽层与信号层之间平衡电势，来抑制分布电容参数。如下图3所示：

图3

仪表放大电路的输出信号经过U13运放进行跟随后输入到电缆线的屏蔽电路层，保证屏蔽电缆层的信号电压和信号线电压同步，抵消了电缆的分布电容参数，使得改进后信号质量得到了很好的改善。

审核编辑：刘清