針對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中對(duì)微弱信號(hào)檢測(cè)的技術(shù)需求，論文設(shè)計(jì)了以電流電壓轉(zhuǎn)換器，儀表放大器和低通濾波器為主要結(jié)構(gòu)的微弱信號(hào)檢測(cè)前置放大電路。結(jié)合微弱信號(hào)的特點(diǎn)討論了電路中噪聲的抑制和隔離，提出了電路元件的選擇方法與電路設(shè)計(jì)中降低噪聲干擾的注意事項(xiàng)。本文利用集成程控增益儀表放大器PGA202 設(shè)計(jì)了微弱信號(hào)檢測(cè)前置放大電路， 并利用微弱低頻信號(hào)進(jìn)行了測(cè)試，得到了理想的效果。

　　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)主要是依據(jù)實(shí)時(shí)獲取的農(nóng)田環(huán)境和農(nóng)作物信息，對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行精確的灌溉、施肥、噴藥，最大限度地提高水、肥和藥的利用效率， 減少環(huán)境污染， 獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。農(nóng)田環(huán)境和農(nóng)作物信息的準(zhǔn)確獲取取決于可靠的生物傳感技術(shù)。如常規(guī)精準(zhǔn)灌溉主要關(guān)注空氣的溫度、濕度和土壤的含水量，利用這些參數(shù)的變化控制對(duì)農(nóng)作物的灌溉，而作物自身產(chǎn)生的一些信號(hào)能夠更準(zhǔn)確的反映其自身的生理狀況， 通過檢測(cè)這些信號(hào)控制灌溉可以使灌溉更精確。目前精準(zhǔn)灌溉技術(shù)正朝著以環(huán)境信息和農(nóng)作物生理信息相結(jié)合為控制依據(jù)的方向發(fā)展，為此各種生物傳感器如植物電信號(hào)傳感器、植物莖流傳感器等應(yīng)運(yùn)而生。但一般作物自身生理狀況產(chǎn)生的信號(hào)極其微弱，往往電流信號(hào)只能達(dá)到納安級(jí)，電壓信號(hào)也只能達(dá)到微伏級(jí)。為有效的利用這些信號(hào)，應(yīng)首先對(duì)其進(jìn)行調(diào)理，本文根據(jù)植物生理信號(hào)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了適合此類微弱信號(hào)檢測(cè)的前置放大電路。

　　生物傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)一般為頻率較低的微弱信號(hào)，檢測(cè)不同的植物生理參數(shù)，可能得到電壓或電流信號(hào)。對(duì)于電流信號(hào)，應(yīng)首先把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)，通過放大電路的放大，最后利用低通濾波器，濾除混雜在信號(hào)中的高頻噪聲。微弱信號(hào)檢測(cè)前置放大電路的整體結(jié)構(gòu)如圖1。

　　考慮到傳感器產(chǎn)生的信號(hào)非常微弱， 很容易受到噪聲的污染，所以放大電路選擇儀表放大器結(jié)構(gòu)。儀表放大器擁有差分式結(jié)構(gòu)，對(duì)共模噪聲有很強(qiáng)的抑制作用，同時(shí)擁有較高的輸入阻抗和較小的輸出阻抗，非常適合對(duì)微弱信號(hào)的放大。另外為了使輸出電壓在高頻段以更快的速度下降， 提高低通濾波器濾除噪聲的能力，這里選擇了二階低通濾波器。微弱信號(hào)檢測(cè)前置放大電路原理圖如圖2。生物傳感器產(chǎn)生的生物信號(hào)通常具有很大的動(dòng)態(tài)范圍，達(dá)到幾個(gè)數(shù)量級(jí)，原理圖中R2 為可變電阻，通過改變R2 的阻值，可以改變儀表放大器的放大倍數(shù)，從而適應(yīng)放大不同大小的微弱信號(hào)。