[實用新型]一種弱電流信號檢測系統

有效

• 申請號: 201320797714.0
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN203772930U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 盛秀麗;胡立群;趙金龍;陳開云;陳曄斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院等離子體物理研究所
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本實用新型涉及電子電路領域，具體涉及一種弱電流信號檢測系統，能夠放大轉換微弱電流信號，抑制外界引入的噪聲，尤其是共模干擾。

背景技術

目前，EAST托卡馬克裝置中軟X射線診斷系統中微弱信號檢測電路采用的是跨阻型電流放大器以實現電流到電壓信號的轉換，后級加上低通濾波，構成了對弱電流信號檢測的處理電路，電路增益為2*10⁶V/A，帶寬為100kHz，實驗室測試噪聲為15mV，該電路能夠滿足對uA級信號的處理。但是，當系統的電流信號達nA級，且環境噪聲較大時，這種電路的信噪比遠不能滿足要求，因為微弱電流信號的檢測要求處理電路具有高增益的同時，必須具備很強的抑制噪聲能力。

發明內容

為了克服現有電路對nA級電流信號處理能力的不足，本實用新型提供一種弱電流信號檢測系統，本系統增益達1.5*10⁷?V/A，帶寬達150kHz，能夠對nA級電流信號進行檢測處理；差分電路結構對環境噪聲有很好的抑制作用，所以在增益、帶寬都增大的同時，實驗室測試噪聲僅為37mV。?

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種弱電流信號檢測系統，其特征在于：包括有光電檢測器、差分光電檢測電路、示波器，所述的光電檢測器前置有光源，光電檢測器的信號輸出端通過信號傳輸線與差分光電檢測電路連接，所述的差分光電檢測電路包括有電源穩壓濾波電路、正反饋差分型電流-電壓信號轉換電路、放大電路、有源二級低通濾波電路，差分光電檢測電路的信光電號輸出端連接示波器；差分光電檢測電路的信號輸入端還連接有標準信號源，標準信號源與光電檢測器不同時作為差分光電檢測電路的輸入，標準信號源提供的電壓信號通過轉換電阻后得到了nA級電流，送給所述的差分光電檢測電路。

所述的一種弱電流信號檢測系統，其特征在于：所述的差分光電檢測電路抑制光電探測器本底噪聲及信號傳輸線共模干擾。

所述的一種弱電流信號檢測系統，其特征在于：所述的光源采用日光燈。

本實用新型的差分光電檢測電路的前級采用正反饋差分型電流-電壓信號轉換電路和放大電路相結合構成了正反饋差分電路，實現了弱電流信號到電壓信號轉換并放大的同時，能夠很好地抑制光電探測器暗電流及信號傳輸線等的共模噪聲；差分光電檢測電路的后級是有源二級低通濾波電路，以濾除前級電路輸出的高頻噪聲成分，有效提高電路的信噪比。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型的正反饋差分電路結構和電源濾波設計有效抑制電路本身以外的干擾，能夠以高增益1.5*10⁷?V/A、高帶寬150kHz、高信噪比的電路參數實現對nA級弱電流信號的檢測和處理，電路穩定可靠。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的原理框圖。

圖2是差分光電檢測電路的電路原理圖。

圖3是本實用新型的實施例的波形對比圖。

具體實施方式

實施例

在圖1中，一種弱電流信號檢測系統，包括有光電檢測器2、差分光電檢測電路4、示波器5，光電檢測器2前置有光源1，光電檢測器2的信號輸出端通過信號傳輸線3與差分光電檢測電路4連接。差分光電檢測電路4包括有正反饋差分型電流-電壓信號轉換電路、放大電路、有源二級低通濾波電路。差分光電檢測電路4的信號輸入端還連接有標準信號源，標準信號源與光電檢測器2不同時作為差分光電檢測電路4的輸入，差分光電檢測電路4的信號輸出端連接示波器，標準信號源提供的電壓信號通過轉換電阻后得到了nA級電流，送給所述的差分光電檢測電路。信號傳輸線3采用雙絞線。光源1采用日光燈。

圖3中，6為等效電流為50nA的標準正弦波，7為標準信號源下檢測電路的輸出波形圖，8電路系統噪聲的波形圖，9日光燈作為輸入時檢測電路的輸出波形圖。以等效電流為50nA的標準信號源作為輸入，信號檢測電路的輸出約740mV；以工作頻率為50Hz的日光燈作為光電探測器的光源，光電探測器輸出弱電流信號，經信號傳輸線送至差分光電檢測電路，在差分光電檢測電路的前級進行弱電流到電壓信號的轉換，同時差分結構對暗電流和傳輸線及其他的環境共模噪聲的抑制起到重要作用，差分電路的輸出送至低通濾波器以濾除電路中的高頻噪聲，最后處理電路的輸出送至示波器進行顯示；當整系統0輸入，即光電探測器不接收光源時，整系統的噪聲較小，僅為37mV。