Design of a Broadband Low-Noise Measurement Amplifier

JIAO Haibo; XIE Pengfei; WANG Jiaheng; HE Rongchang

doi:10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0298

Volume 67 Issue 11

Nov. 2023

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JIAO Haibo, XIE Pengfei, WANG Jiaheng, HE Rongchang. Design of a Broadband Low-Noise Measurement Amplifier[J]. Metrology Science and Technology, 2023, 67(11): 3-9, 70. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0298

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JIAO Haibo, XIE Pengfei, WANG Jiaheng, HE Rongchang. Design of a Broadband Low-Noise Measurement Amplifier[J]. Metrology Science and Technology, 2023, 67(11): 3-9, 70. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0298

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Design of a Broadband Low-Noise Measurement Amplifier

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0298

Hangzhou Applied Acoustics Research Institute, Hangzhou 311400, China

Received Date: 2023-11-20
Accepted Date: 2023-12-12
Rev Recd Date: 2023-12-13

Available Online: 2023-12-16

Publish Date: 2023-11-18

Abstract

Abstract

This paper presents the design of a broadband, low-noise underwater acoustic general-purpose measurement amplifier, based on signal conditioning technology. Serving as the primary stage amplifier for hydrophones, it amplifies weak underwater acoustic signals, thereby enhancing the signal-to-noise ratio essential for subsequent filtering and processing stages. The design features twin JFET field-effect transistors in the input stage to optimize impedance conversion and minimize bias noise. The amplifier boasts a high gain capability, with a maximum of 110 dB, a dynamic gain range of −30 to 110 dB, operating bandwidth from 1 Hz to 200 kHz, and equivalent input noise below 5 nV/√Hz. Gain levels can be controlled via an RS232 bus. Key attributes include adjustable gain stages, broad bandwidth, low noise, high linearity, and versatility. Comparative tests with similar foreign amplifiers confirm that this design fulfills technical specifications, delivering performance on par with international counterparts and demonstrating efficacy in practical applications.
- metrology,
- signal conditioning,
- amplification module,
- frequency characteristics,
- linearity,
- low noise

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