原子力显微镜探针振动信号检测电路设计

针对基于模拟电路的原子力显微镜探针振动检测系统噪声高，抗干扰能力差，以及基于数字集成电路的检测系统对不同控制系统兼容性差，成本高的缺点，且探针位移小，频率高的特点以及光电信号检测的准确度和精确度都对成像质量有直接影响，文中设计一种高增益、宽频带的基于运算放大器的探针信号运算处理电路，实现对原子力显微镜四象限微弱光电信号的检测、放大、逻辑运算以及滤波功能。实验表明:电路可以对四象限微弱电流信号进行I-V转换，放大增益可以达到40 d B以上，同时逻辑运算电路可检测共振频率为70 k Hz～2 MHz的探针振动信号，涵盖了原子力显微镜的探针振动工作范围。该电路很好地抑制寄生电容的影响，检测系统整体热噪声低于■。