[實用新型]微電流測量放大電路

有效

• 申請號: 201420195152.7
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN203849632U
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 陳志雄;魏武;農冠勇
• 申請（專利權）人: 工業和信息化部電子第五研究所
• 主分類號: G05F1/46
• 分類號: G05F1/46;G01R19/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 劉培培

技術領域

本實用新型涉及微電流測量技術領域，特別涉及一種微電流測量放大電路。

背景技術

量值低于1uA的微小電流一般稱為“微電流”，在射線探測、材料分析和納米技術等領域中，需要檢測的微電流甚至達到pA量級。通常以具有超低輸入偏置電流的運算放大器為核心，通過高值電阻器搭建I-V轉換電路，將微電流轉換成對應的電壓信號進行測量，原理如圖1所示。在圖1中，運算放大器的同相輸入端（圖1中的“+”端）接地，反相輸入端（圖1中的“-”端）作為微電流的輸入端，運算放大器的輸出電壓為V_OUT＝-I·R。

理想運算放大器的同相輸入端和反相輸入端處于“虛短路”狀態，其電勢差為零。因此，理論上微電流測量放大電路的輸入端壓降為零。但實際運算放大器的參數不可能達到理想化，放大器的差分輸入級難以做到完全對稱；通常在輸入為零時，存在一定的輸出電壓，該電壓稱為“輸入失調電壓”V_IO。V_IO可以等效成一個與運算放大器反相輸入端串聯的電壓源。電流表的輸入電阻越小對被測電路的影響越小。V_IO使微電流測量放大電路的輸入端存在一個電壓降，當被測的微電流流經這樣的儀表時，使得微電流測量放大電路表現出一定的輸入電阻。

實用新型內容

基于此，為解決上述的微電流測量運算放大器輸入端壓降不為零的問題，本實用新型提出一種微電流測量放大電路。

其技術方案如下：

一種微電流測量放大電路，包括運算放大器A₁，以及一端與所述運算放大器A₁的反相輸入端相連且另一端與所述運算放大器的輸出端相連的反饋電阻器R₁；還包括與所述運算放大器A₁的同相輸入端連接的電壓補償電路，與所述運算放大器A₁的輸出端連接的測量電路，以及與所述反饋電阻器R₁并聯的微電流開關電路。

微電流運算放大器的V_IO一般為1mV量級，通過補償電路可以修正V_IO的影響，使微電流輸入端壓降盡可能地接近零電位。進行微電流輸入端壓降補償前，微電流開關電路閉合，與微電流運算放大器A₁并聯的反饋電阻器R₁相當于被短路，同時使電壓補償電路的輸出電壓為零，則通過測量電路可以直接測量出微電流運算放大器A₁的輸入端電壓，然后使電壓補償電路輸出一個量值相同、極性相反的補償電壓，從而使運算放大器A₁的輸入端壓降為零，此補償過程可在人工操作下完成。V_IO會隨著時間和溫度等因素發生變化，但通過設計這種微電流開關電路，可在不需要人工干預的情況下實現自動補償。

下面對其進一步技術方案進行說明：

優選的是，所述微電流開關電路包括具有高絕緣電阻特性的干簧管繼電器S₁，所述干簧管繼電器S₁與所述反饋電阻器R₁并聯。通過閉合干簧管繼電器S₁，可對反饋電阻器R₁形成短路。

優選的是，所述微電流開關電路包括一端電阻R₁₂，基極與所述電阻R₁₂另一端連接的三級管Q₁，所述三級管Q₁發射極接地，正極與所述三級管Q₁集電極連接的二極管D₁，所述電源與所述二極管D₁負極連接，所述干簧管繼電器S₁一端與所述電源連接且另一端與所述二極管D₁正極連接。主控制器可使干簧管繼電器S₁與三極管Q₁集電極和電源導通或斷開，以實現干簧管繼電器S₁的閉合或斷開，可對反饋電阻器R₁形成短路，以方便利用電壓補償電路對電路電壓進行補償。

優選的是，還包括主控制器，所述主控制器分別與所述微電流開關電路、測量電路以及電壓補償電路連接。主控制器利用其現有的功能，通過與微電流開關電路、測量電路以及電壓補償電路的連接對它們進行控制，實現自動補償。