一种飞安级极微小电流线性测量电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种飞安级极微小电流线性测量电路，包括电流电压转换模块，差分采样电路和增益阻抗自动调整电路，增益阻抗自动调整电路由串联连接的采样门限控制电路和多阻抗选择电路组成；弱电流输入至电流电压转换模块完成转化，经差分采样电路完成差分采样，差分采样第一通路输入至二级放大器，放大后电流经采样门限控制电路进行电压等级判断，连通对应电压等级通路，并输入至多阻抗选择电路激活相应的阻抗选择，连接对应阻抗通路，再输出至二级放大器放大后输出；差分采样第二通路通过反馈电流，消除误差。本实用新型专利技术通过偏置电流导出电流和输出电阻电路，防止容性负载量多大导致电流激发振荡，得到动态宽度，实现fA级电流放大和测量。

A Flying Ampere Level Very Small Current Linear Measuring Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种飞安级极微小电流线性测量电路
本技术属于电流的线性测量电路
，具体涉及一种飞安级极微小电流线性测量电路。
技术介绍
随着科技的进步，核工业的科研任务中对于测量的要求也逐步提高，要求测量电流的精密程度已经达到fA-pA级。目前，在动态宽范围的极微小电路测量时，例如，通过气相色谱或光电倍增管测量微观粒子时，产生的电流信号两级为0.0000000000001A。现行的方法多是通过基数对数方法进行测量。但存在的问题是：1、不能实现微小电流的精密测量。2、是动态范围较小，不能实现全动态的线性测量。需要人工二次侧校正。3、响应误差较大，由于系统中暗电流或电荷泄露造成的干扰信号较大。于对数测量方法的测量很大程度上取决于所选取的放大器自身的特性。例如，市售的放大IC，OPA128动态范围110dB，偏置电流75fA。其测量范围难于覆盖10fA-10pA的电流变化。类似的专利如，CN104678161A《一种用于微小电流的线性测量电路》中公开了一种通过微小电流的测量方法和装置。专利CN107257932A《利用双探针结构的电离箱以及差分放大器阿尔法粒子检测装置》中公开了一种通过空气电离室利用差分放大电路检测微观带电粒子的方法和装置。上述专利中，全部通过转换电路将电流信号转化电压信号处理，并通过差分放大电路实现误差暗电流和信号电流的分离，利用差分特性求差，抵消误差，从而获得信号电流的方法和装置。
技术实现思路
本技术是为了克服现有技术中存在的运用对数测量方法测量微小电流时存在测量范围小，微小电流测量时线性度不好，不能精确测出微小电流的缺点而提出的，其目的是提供一种飞安级极微小电流线性测量电路。本技术的技术方案是：一种飞安级极微小电流线性测量电路，包括电流电压转换模块，差分采样电路和增益阻抗自动调整电路，增益阻抗自动调整电路由串联连接的采样门限控制电路和多阻抗选择电路组成；弱电流输入至电流电压转换模块完成转化，经差分采样电路完成差分采样，差分采样第一通路输入至二级放大器，放大后电流经采样门限控制电路进行电压等级判断，连通对应电压等级通路，并输入至多阻抗选择电路激活相应的阻抗选择，连接对应阻抗通路，再输出至二级放大器放大后输出；差分采样第二通路通过反馈电流，消除误差。所述电流电压转换模块为反馈电流放大型测量电路。所述电流电压转换模块采用输入偏置较低的运算放大器。所述电流电压转换模块为OPA128、THS4061或ADA4530中的任意一种。所述采样门限控制电路由多个不同电压等级通路并联组成，每个通路上设置单独开关。所述多阻抗选择电路由多个不同阻抗和多通道多路复合器串联组成。本技术的有益效果是：本技术提供了一种用于测量极微小电流的电路，特适用于pA，fA级电流的线性测量，通过偏置电流导出电流和输出电阻电路，防止容性负载量多大导致电流激发振荡，得到动态宽度，实现fA级电流放大和测量。附图说明图1是本技术一种飞安级极微小电流线性测量电路的电路图；图2是本技术一种飞安级极微小电流线性测量电路中实施例1的电路图。其中：1电流电压转换模块2采样门限控制电路3多阻抗选择电路4二级放大器。具体实施方式下面结合说明书附图及实施例对本技术一种飞安级极微小电流线性测量电路进行详细说明：如图1所示，一种飞安级极微小电流线性测量电路，包括电流电压转换模块1，差分采样电路和增益阻抗自动调整电路，增益阻抗自动调整电路由串联连接的采样门限控制电路2和多阻抗选择电路3组成；弱电流输入至电流电压转换模块1完成转化，经差分采样电路完成差分采样，差分采样第一通路输入至二级放大器4，放大后电流经采样门限控制电路2进行电压等级判断，连通对应电压等级通路，并输入至多阻抗选择电路3激活相应的阻抗选择，连接对应阻抗通路，再输出至二级放大器4放大后输出；差分采样第二通路通过反馈电流，消除误差。所述电流电压转换模块1为反馈电流放大型测量电路。所述电流电压转换模块1采用输入偏置较低的运算放大器。所述电流电压转换模块1为OPA128、THS4061或ADA4530中的任意一种。所述采样门限控制电路2由多个不同电压等级通路并联组成，每个通路上设置单独开关。所述多阻抗选择电路3由多个不同阻抗和多通道多路复合器串联组成。所述电流电压转换模块1是一种常用的弱电流监测方法，本专利利用的反馈电流放大型测量电路，其特点是，结构简单，线性度好，电路的频率响应特性较好。电流电压转换模块应选用输入偏置较低的运算放大器来完成。例如，市售的IC：OPA128，THS4061，ADA4530等。所述差分采样电路用于将电流信号产生的将漏电荷转换为电压，线性输出时相减。所述增益阻抗自动调整电路是一个根据差分采样电路输出值经过门限控制电路的门限条件自动调整增益过程电路。实施例1电流电压转换模块1为市售ADA4530；多通道多路复合器为ADG804；二级放大器4为ADA4898；采样门限控制电路2为三级LM393上下门限通路并联组成，多阻抗选择电路3包括0.1G、1G、10G和100G四级阻抗。输入端电流为0.0000000001A，门限自动选择10G电路增益，输出电压=基准电压+输入电压*10G倍，假设输入电压为3.000V，测量输出端电压：3.100V。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞安级极微小电流线性测量电路，其特征在于：包括电流电压转换模块（1），差分采样电路和增益阻抗自动调整电路，增益阻抗自动调整电路由串联连接的采样门限控制电路（2）和多阻抗选择电路（3）组成；弱电流输入至电流电压转换模块（1）完成转化，经差分采样电路完成差分采样，差分采样第一通路输入至二级放大器（4），放大后电流经采样门限控制电路（2）进行电压等级判断，连通对应电压等级通路，并输入至多阻抗选择电路（3）激活相应的阻抗选择，连接对应阻抗通路，再输出至二级放大器（4）放大后输出；差分采样第二通路通过反馈电流，消除误差。

【技术特征摘要】
1.一种飞安级极微小电流线性测量电路，其特征在于：包括电流电压转换模块（1），差分采样电路和增益阻抗自动调整电路，增益阻抗自动调整电路由串联连接的采样门限控制电路（2）和多阻抗选择电路（3）组成；弱电流输入至电流电压转换模块（1）完成转化，经差分采样电路完成差分采样，差分采样第一通路输入至二级放大器（4），放大后电流经采样门限控制电路（2）进行电压等级判断，连通对应电压等级通路，并输入至多阻抗选择电路（3）激活相应的阻抗选择，连接对应阻抗通路，再输出至二级放大器（4）放大后输出；差分采样第二通路通过反馈电流，消除误差。2.根据权利要求1所述的一种飞安级极微小电流线性测量电路，其特征在于：所述电流电压转...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鸣山，吴艳青，徐鑫，
申请(专利权)人：中核新科天津精密机械制造有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12