[發(fā)明專利]靜態(tài)電荷源及其校準(zhǔn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310048784.0
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103178708A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王斌;延峰;馮文武;桑琳;焦海妮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京東方計(jì)量測試研究所
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;G01R35/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電荷源技術(shù)，特別是一種靜態(tài)電荷源及其校準(zhǔn)方法。所述靜態(tài)電荷源的輸出電荷量受輸出負(fù)載和輸出電壓的影響很小，具有穩(wěn)恒輸出特性，可稱之為“直流（或靜態(tài)）恒荷源”，能適用于高精度電路。

背景技術(shù)

靜態(tài)電荷源能夠用于校準(zhǔn)電荷測量儀器、電荷放大器和信號調(diào)理器，也稱電荷校準(zhǔn)器，其基本工作原理如圖1所示。圖1中，靜態(tài)電荷源1包括直流電壓源Es，所述直流電壓源Es的高端通過內(nèi)部參考電容Cs連接電荷輸出高端2，所述直流電壓源Es低端連接電荷輸出低端3，在電荷輸出高端2與電荷輸出低端3之間形成電荷源輸出電壓Vo，靜態(tài)電荷量Q_o自內(nèi)部參考電容Cs經(jīng)電荷輸出高端2輸出。在Es的直流電壓值和Cs的電容值已知的情況下，根據(jù)公式（1）確定輸出的靜態(tài)電荷量Q_o，其前提是輸出電壓Vo為零，或者小到可以忽略的程度。

Q_o=C_s×E_s………………………………(1)

這種電荷源結(jié)構(gòu)簡單，輸出噪聲小，但存在著如下問題：

（1）輸出電荷量受被校準(zhǔn)儀器的輸入電容的影響：由于靜態(tài)電荷源主要用于校準(zhǔn)電荷測試儀器和電荷放大器等，某些被校準(zhǔn)的儀器采用電容器對電荷量進(jìn)行采樣，該電容器成為靜態(tài)電荷源輸出端的負(fù)載，這時(shí)，等效電路如圖2所示。在圖2中，靜態(tài)電荷源1的電荷輸出高端2與電荷輸出低端3之間連接著負(fù)載電容CL。當(dāng)輸出端的負(fù)載電容值為C_L時(shí)，實(shí)際的輸出電荷量為：

Qo=CsCLCs+CL×Es---(2)]]>

由負(fù)載電容引起的輸出電荷量相對誤差γ_C為：

γc=CsCL+Cs---(3)]]>

由公式（3），C_L越小，產(chǎn)生的誤差越大.只有當(dāng)C_L遠(yuǎn)大于C_s時(shí)，其影響才能忽略。有的被校儀器輸入等效電容值約為100pF，靜態(tài)電荷源的內(nèi)部電容值大于等于100pF，此項(xiàng)誤差約為50%。靜態(tài)電荷源輸出電荷量受被校準(zhǔn)儀器的輸入電容的影響非常大。

（2）輸出電荷量受被校儀器輸入端失調(diào)電壓的影響：被校準(zhǔn)儀器輸入端必然存在失調(diào)電壓Vi?？紤]到失調(diào)影響，靜態(tài)電荷源的實(shí)際輸出電荷量為：

Q_o=C_s×(E_s-V_i)………………………………………(4)

失調(diào)電壓的不確定對靜態(tài)電荷源輸出的電荷量有著直接的影響。特別是在準(zhǔn)確度要求高的工作環(huán)境下，這一問題更為突出。

發(fā)明內(nèi)容