一种电流测量电路和电流测量方法技术

本发明专利技术公开了一种电流测量电路和电流测量方法。该测量电路设置电源模块的电源信号输出端分别与第一运算放大器的正向输入端和待测元件的电源信号输入端电连接；电压调节模块的第一信号输出端与第一运算放大器的第一电源信号输入端，第二信号输出端与第一运算放大器的第二电源信号输入端电连接，用于调节信号输入端输入信号的电平值并输出至第一信号输出端，调节信号输入端输入信号的电平值并输出至第二信号输出端；第一信号输出端输出信号的电平值大于信号输入端输入信号的电平值，第二信号输出端输出信号的电平值小于信号输入端输入信号的电平值。通过本发明专利技术的技术方案，提高了第一运算放大器对应的电压范围，实现了对待测元件所产生微电流大小的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种电流测量电路和电流测量方法
本专利技术实施例涉及电流测量
，尤其涉及一种电流测量电路和电流测量方法。
技术介绍
随着科技的发展，极限条件下的实验测试量的量级也在不断减小，量级小于1μA的微小电流一般称为微电流，在射线探测、材料分析和纳米技术等领域中，需要检测的微电流甚至达到pA量级。实现微电流检测的测量电路通常以具有超低输入偏置电流的运算放大器为核心部件，使用测量电路可以实现对待测试器件所产生微电流大小的测量，例如测量实现开关功能的场效应管所产生漏电流的大小，检测时运算放大器的两电源信号输入端的电源信号形成电压轨，输入运算放大器的电压信号处于电压轨内才能确保运算放大器实现电流电压转换功能，即运算放大器将待测试器件产生的微电流转换为对应的电压信号进行测量。在使用测量电路检测待测元件产生的微电流时，一般利用向测量电路中的运算放大器提供电源信号的电源模块向待测元件提供电源信号，以使待测元件产生微电流，但是当待测元件所需电源信号较大时，该较大的电源信号无法满足运算放大器实现电流电压转换功能的工作条件，使得测量电路无法实现对待测元件所产生微电流的检测。
技术实现思路
本专利技术提供一种电流测量电路和电流测量方法，在利用向微电流测量电路中的第一运算放大器提供电源信号的电源模块向待测元件提供电源信号的前提下，利用电压调节模块调节第一运算放大器的电压轨的范围，增加了第一运算放大器的两电源信号输入端的电源信号形成的电压范围，确保了第一运算放大器的电流电压转换功能，实现了对待测元件所产生微电流大小的检测。第一方面，本专利技术实施例提供了一种电流测量电路，该电流测量电路包括：电源模块、第一运算放大器、电压调节模块和电流检测模块；所述电源模块包括电源信号输出端，所述电源信号输出端分别与所述第一运算放大器的正向输入端和待测元件的电源信号输入端电连接，所述第一运算放大器的反向输入端与所述待测元件的信号输出端电连接；所述电流检测模块包括检测信号输入端，所述检测信号输入端与所述第一运算放大器的信号输出端电连接，所述电流检测模块用于根据所述检测信号输入端的输入信号测量所述待测元件信号输出端输出信号的电流值；所述电压调节模块包括信号输入端、第一信号输出端和第二信号输出端，所述信号输入端与所述电源信号输出端电连接，所述第一信号输出端与所述第一运算放大器的第一电源信号输入端电连接，所述第二信号输出端与所述第一运算放大器的第二电源信号输入端电连接；所述电压调节模块用于调节所述信号输入端输入信号的电平值并输出至所述第一信号输出端，以及调节所述信号输入端输入信号的电平值并输出至所述第二信号输出端；其中，所述第一信号输出端输出信号的电平值大于所述信号输入端输入信号的电平值，所述第二信号输出端输出信号的电平值小于所述信号输入端输入信号的电平值。进一步地，所述电压调节模块包括两个电压调节单元；一所述电压调节单元的第一端与所述第一运算放大器的第一电源信号输入端电连接，第二端与所述电源信号输出端电连接；另一所述电压调节单元的第一端与所述电源信号输出端电连接，第二端与所述第一运算放大器的第二电源信号输入端电连接；其中，所述电压调节单元的第一端的电平值大于所述电压调节单元的第二端的电平值。进一步地，所述电压调节单元包括恒压电源。进一步的，所述电流测量电路还包括：至少两个反馈模块，每个所述反馈模块的第一端均与所述第一运算放大器的反向输入端电连接，每个所述反馈模块的第二端均与所述第一运算放大器的信号输出端电连接；每个所述反馈模块包括串联的第一阻抗元件和开关元件，不同所述反馈模块中的所述第一阻抗元件的阻值至少相差一个数量级，且仅一个所述反馈模块中的开关元件处于导通状态。进一步地，所述电流测量电路还包括：第二运算放大器，所述第一运算放大器的信号输出端通过所述第二运算放大器与所述检测信号输入端电连接；所述第二运算放大器的反向输入端通过第二阻抗元件与所述第一运算放大器的信号输出端电连接，所述第二运算放大器的正向输入端与所述电源信号输出端电连接，所述第二运算放大器的反向输入端通过第三阻抗元件与所述第二运算放大器的信号输出端电连接，所述第二运算放大器的信号输出端与所述检测信号输入端电连接；其中，所述第三阻抗元件大于所述第二阻抗元件。进一步地，所述电流测量电路还包括：串联的第三运算放大器和第四运算放大器，所述第一运算放大器的信号输出端通过串联的所述第三运算放大器和所述第四运算放大器与所述检测信号输入端电连接；所述第三运算放大器的反向输入端通过第四阻抗元件与所述第一运算放大器的信号输出端电连接，所述第三运算放大器的正向输入端与所述电源信号输出端电连接，所述第三运算放大器的信号输出端通过第五阻抗元件与所述第三运算放大器的反向输入端电连接；所述第四运算放大器的反向输入端通过第六阻抗元件与接地端电连接，所述第四运算放大器的正向输入端与所述第三运算放大器的信号输出端电连接，所述第四运算放大器的反向输入端通过第七阻抗元件与所述第四运算放大器的信号输出端电连接，所述第四运算放大器的信号输出端与所述检测信号输入端电连接；其中，所述第五阻抗元件小于所述第四阻抗元件，所述第七阻抗元件大于所述第六阻抗元件。进一步地，所述电流测量电路还包括：两个单向导通器件；一所述单向导通器件的第一端与所述第一运算放大器的正向输入端电连接，第二端与所述第一运算放大器的反向输入端电连接；另一所述单向导通器件的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端电连接，第二端与所述第一运算放大器的正向输入端电连接。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种如第一方面所述电流测量电路的电流测量方法，包括：控制所述电源模块通过所述电源信号输出端输出电源信号；控制所述电压调节模块调节所述信号输入端输入信号的电平值并输出至所述第一信号输出端，调节所述信号输入端输入信号的电平值并输出至所述第二信号输出端；控制所述第一运算放大器根据所述正向输入端和所述反向输入端的输入信号输出信号至所述第一运算放大器的信号输出端；控制所述电流检测模块根据所述电流检测模块的检测信号输入端的输入信号测量所述待测元件信号输出端输出信号的电流值。具体地，在所述控制所述电源模块通过所述电源信号输出端输出电源信号之前，还包括：控制电连接的所述待测元件电源信号输入端与所述电源模块的电源信号输出端断开，并控制电连接的所述待测元件的信号输出端与所述第一运算放大器的反向输入端断开；控制所述电源模块通过所述电源信号输出端输出电源信号；控制所述电压调节模块调节所述信号输入端输入信号的电平值并输出至所述第一信号输出端，调节所述信号输入端输入信号的电平值并输出至所述第二信号输出端；控制所述第一运算放大器根据所述正向输入端和所述反向输入端的输入信号输出信号至所述第一运算放大器的信号输出端；控制所述电流检测模块根据所述电流检测模块的检测信号输入端的输入信号获取零点电流值；控制所述待测元件电源信号输入端与所述电源模块的电源信号输出端电连接，并控制所述待测元件的信号输出端与所述第一运算放大器的反向输入端电连接；相应的，所述控制所述电流检测模块根据所述电流检测模块的检测信号输入端的输入信号测量所述待测元件信号输出端输出信号的电流值包括：控制所述电流检测模块根据所述电流检测模块的检测信号输入端的输入信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流测量电路，其特征在于，包括：电源模块、第一运算放大器、电压调节模块和电流检测模块；所述电源模块包括电源信号输出端，所述电源信号输出端分别与所述第一运算放大器的正向输入端和待测元件的电源信号输入端电连接，所述第一运算放大器的反向输入端与所述待测元件的信号输出端电连接；所述电流检测模块包括检测信号输入端，所述检测信号输入端与所述第一运算放大器的信号输出端电连接，所述电流检测模块用于根据所述检测信号输入端的输入信号测量所述待测元件信号输出端输出信号的电流值；所述电压调节模块包括信号输入端、第一信号输出端和第二信号输出端，所述信号输入端与所述电源信号输出端电连接，所述第一信号输出端与所述第一运算放大器的第一电源信号输入端电连接，所述第二信号输出端与所述第一运算放大器的第二电源信号输入端电连接；所述电压调节模块用于调节所述信号输入端输入信号的电平值并输出至所述第一信号输出端，以及调节所述信号输入端输入信号的电平值并输出至所述第二信号输出端；其中，所述第一信号输出端输出信号的电平值大于所述信号输入端输入信号的电平值，所述第二信号输出端输出信号的电平值小于所述信号输入端输入信号的电平值。

【技术特征摘要】
1.一种电流测量电路，其特征在于，包括：电源模块、第一运算放大器、电压调节模块和电流检测模块；所述电源模块包括电源信号输出端，所述电源信号输出端分别与所述第一运算放大器的正向输入端和待测元件的电源信号输入端电连接，所述第一运算放大器的反向输入端与所述待测元件的信号输出端电连接；所述电流检测模块包括检测信号输入端，所述检测信号输入端与所述第一运算放大器的信号输出端电连接，所述电流检测模块用于根据所述检测信号输入端的输入信号测量所述待测元件信号输出端输出信号的电流值；所述电压调节模块包括信号输入端、第一信号输出端和第二信号输出端，所述信号输入端与所述电源信号输出端电连接，所述第一信号输出端与所述第一运算放大器的第一电源信号输入端电连接，所述第二信号输出端与所述第一运算放大器的第二电源信号输入端电连接；所述电压调节模块用于调节所述信号输入端输入信号的电平值并输出至所述第一信号输出端，以及调节所述信号输入端输入信号的电平值并输出至所述第二信号输出端；其中，所述第一信号输出端输出信号的电平值大于所述信号输入端输入信号的电平值，所述第二信号输出端输出信号的电平值小于所述信号输入端输入信号的电平值。2.根据权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，所述电压调节模块包括第一电压调节单元和第二电压调节单元；所述第一电压调节单元的第一端与所述第一运算放大器的第一电源信号输入端电连接，第二端与所述电源信号输出端电连接；所述第二电压调节单元的第一端与所述电源信号输出端电连接，第二端与所述第一运算放大器的第二电源信号输入端电连接；其中，所述第一电压调节单元的第一端的电平值大于所述第一电压调节单元的第二端的电平值，所述第二电压调节单元的第一端的电平值大于所述第二电压调节单元的第二端的电平值。3.根据权利要求2所述的电流测量电路，其特征在于，所述第一电压调节单元和所述第二电压调节单元包括恒压电源。4.根据权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，还包括：至少两个反馈模块，每个所述反馈模块的第一端均与所述第一运算放大器的反向输入端电连接，每个所述反馈模块的第二端均与所述第一运算放大器的信号输出端电连接。5.根据权利要求4所述的电流测量电路，其特征在于，每个所述反馈模块包括串联的第一阻抗元件和开关元件，不同所述反馈模块中的所述第一阻抗元件的阻值至少相差一个数量级，且仅一个所述反馈模块中的开关元件处于导通状态。6.根据权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，还包括：第二运算放大器，所述第一运算放大器的信号输出端通过所述第二运算放大器与所述检测信号输入端电连接；所述第二运算放大器的反向输入端通过第二阻抗元件与所述第一运算放大器的信号输出端电连接，所述第二运算放大器的正向输入端与所述电源信号输出端电连接，所述第二运算放大器的反向输入端通过第三阻抗元件与所述第二运算放大器的信号输出端电连接，所述第二运算放大器的信号输出端与所述检测信号输入端电连接；其中，所述第三阻抗元件大于所述第二阻抗元件。7.根据权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，还包括：串联的第三运算放大器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艳，刘惠鹏，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：北京华峰测控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11