[實用新型]電流測量電路

有效

• 申請號: 201320395289.2
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN203414511U
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 宮輝;李薦民;邵貝貝
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本實用新型涉及一種電流測量電路，尤其涉及一種可用于實時測量大動態范圍微弱電流的測量電路。

背景技術

在探測放射性射線（比如γ、β射線、中子等）以及其它微弱信號（比如弱光、微振動等）時，一般都是先利用合適的探測器將其轉換為微弱的電流，再對微弱電流進行放大并測量。在探測微弱信號時，探測器輸出的微弱電流的動態范圍有時很大。比如,用電離室對γ射線進行測量時，電離室輸出的電流信號的范圍可達10^-14A～10^-6A，屬于微弱電流的范疇。微弱電流測量電路不僅要能對如此大動態范圍的微弱電流進行測量，還需要具有體積小、可實時測量等特點，從而可以與探測器集成在一起構成微弱信號測量裝置。普通的電流表無法滿足上述要求，一般需要設計專門的微弱電流測量電路才可能達到上述要求。

目前，主要有兩種微弱電流的測量方法：跨阻法和積分電容法。跨阻法通常是通過采用一個或多個并聯的不同阻值的反饋電阻把微弱電流信號轉換成電壓信號，然后，通過模數轉換（ADC）電路把電壓信號轉化為數字信號。然而，跨阻法對反饋電阻、放大器以及整個系統抗干擾能力的要求較高，且微弱電流的檢測受反饋電阻自身阻值的限制，從而較難測量10^-15至10^-13A的極微弱電流。積分電容法可以用來檢測相對于跨阻法更微弱的電流信號。積分電容法是通過在電容上積分把微弱電流信號轉化為電壓信號，然后通過ADC電路測量單位時間內的電壓變化來計算電流值。積分電容法可以通過提高測量時間來測量極微弱的電流，但積分電容法受電容容量的限制，對微弱電流的測量范圍有限，且響應時間慢。

實用新型內容

有鑒于此，確有必要提供一種可以測量大動態范圍微弱電流的電流測量電路。

一種電流測量電路，包括積分電路、模數轉換電路、處理器單元以及開關控制電路，所述積分電路將待測的輸入電流信號轉化為電壓信號，所述模數轉換電路將所述電壓信號轉換為數字信號，所述處理器單元用于控制該電流測量電路并根據所述模數轉換電路傳輸的數據計算輸入的電流信號的值；所述積分電路包括一運算放大器以及一反饋網絡，所述運算放大器具有一反相輸入端、一正相輸入端以及一輸出端，所述反饋網絡一端接所述反相輸入端，另一端接所述輸出端，所述正相輸入端接地；所述反饋網絡包括第一反饋電路以及與該第一反饋電路并聯的第二反饋電路，所述第一反饋電路包括一反饋電阻以及與該反饋電阻串聯的第一開關；所述第二反饋電路包括一積分電容、第二開關、以及一第三開關，所述積分電容與所述第二開關串聯，所述積分電容與第二開關串聯后的電路與所述第三開關并聯，所述開關控制電路通過所述處理器單元控制來切換所述第一反饋電路以及第二反饋電路。

相對于現有技術，本實用新型實施例通過在積分電路中將所述積分電容以及反饋電阻相結合的方式來對電流進行測量，由于所述積分電容可對較微弱的電流進行積分，通過測量積分電壓的變化率，即可計算出待測量電流信號值。利用反饋電阻可測量較大的微弱電流，從而實現了大動態范圍微弱電流的實時測量，本實用新型所述電流測量電路可實時測量1fA～1μA的大動態范圍電流。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的電流測量電路的原理框圖。

圖2為本實用新型實施例提供的電流測量電路的電路圖。

主要元件符號說明