最近两个项目比较头疼，需要采集光电信号和电容信号，这两个信号比较弱，需要实时调整增益，保证信号幅度足够大，不会出现削波现象。同时，由于是提取交流信号，需要从动态信号中去除瞬时DC分量，计算DC分量大小需要较高的运算速度和精度，实现相对实时抵消，实现起来还是比较复杂的。
以最近的红外信号提取为例。需要提取多个传感器的数据。最初的想法是尽可能简化电路，采用高分辨率的24位ADC进行采集。这个优点是不需要调整信号增益，几乎是直接采集原始信号。最多只需遵循一级排放水平即可。ADC芯片的速度可以达到1MSPS，对于30路以下的信号采集就足够了。
任何存在于理想状态的设计都会被现实无情地面对，这是我多年的经验。然而，人们总是想变懒。我的投机想法最终给我带来了很多麻烦。第一个是信号的幅度很弱，ADC能发挥的作用有限。另一种是信号的主要成分是DC，AC/DC信号的比例约为1: 10000。因此，在对信号进行放大和采集之前，必须完全消除DC信号，否则信号处理电路将会饱和。经过长时间的痛苦调整，终于实现了通用信号采集功能，幸运的是不用重复。
讲到这里，大家肯定对传统的检测方法很好奇，那么我也来说说这方面是怎么设计的。首先，光电传感器的信号来自相应波长的LED。不同光电传感器的输出特性曲线与LED的波长有关。我们这里说的是光电传感器的输出灵敏度。因此，首先我们需要调节发光强度，这可以通过程序控制流经LED的电流来实现，也是实现动态增益调节的一种方法。
接下来，我们进入信号处理的第一步，即初级信号采集和DC分量消除。首先对信号进行一次滤波，然后进行一次放大，一次放大电路输出级的信号由ADC采集。经过滤波和平均后，可以得到信号的近似DC电压，然后将数模转换器引入放大电路的负端，使原始信号和数模转换器输入之间形成类似减法的关系，通过数模转换器的动态逐步调整消除原始信号的DC分量。你也可以把这个过程理解为信号。
预处理后的信号可以近似视为交流信号。在许多情况下，有必要进一步消除DC，放大二次增益或在此信号上叠加其他信号，以便进一步操作。针对不同的应用场景，信号处理方法可能有很多种，这里就不一一介绍了。只考虑其中一种情况。为了便于单极性ADC信号的采集，通常我们在消除DC后给信号加上一个固定的偏置电压，一般设置为ADC采集电压最大上限的中点，这样可以尽可能发挥ADC的最大动态范围优势。
以上是一个基本完整的光电信号处理过程，其中增益动态调节采用控制LED电流的方法，这是一种间接调节的方法，也可以通过在初级放大电路中使用电子电位器或者直接使用增益动态可调的放大芯片来实现可控增益调节。对于周期信号，也可以通过逐个计算DC分量来实现DC分量的消除，从而精确消除每个周期信号的DC分量，对于要求严格的应用场景非常有效。
总之，对于弱信号处理，实现交流/DC分离和增益动态控制是一个关键的设计要素，直接决定了最终设计的成败，所以还是要静下心来，一步步实现相关设计。