本发明专利技术公开了一种用于交流特性检测的超高电阻值测量电路及装置，该电路包括为测量电路产生基准正弦波电压信号的电压信号产生电路和用于放大测量电路电流信号的信号放大电路；信号放大电路包括运算放大器和连接在运算放大器上的负反馈电阻，所述负反馈电阻的阻值为10G欧姆至1000G欧姆，所述运算放大器的电流噪声小于等于1且输入偏置电流小于等于1pA。其在交流测量基准电路下，通过对放大电路进行改进，可实现对高阻值的快速测量，且可以实现对测试样品阻值在频域的扫描测量，帮助研发设计人员对被研究放大装置在频域的寄生参数快速分析。
An ultra-high resistance measuring circuit and device for AC characteristic detection
【技术实现步骤摘要】
一种用于交流特性检测的超高电阻值测量电路及装置
本专利技术涉及电阻测量装置领域，更具体的说是涉及一种用于交流特性检测的超高电阻值测量电路及装置。
技术介绍
1GΩ以上的超高电阻值测量装置是一种在较低电压下测量pA到fA级超微弱电流从而测量出超高阻值的装置，广泛应用于光电传感器、电化学、压电材料等领域，其对传感器电路设计、工艺研发、材料特性检测等研究工作具有不可或缺的重要作用。以红外光电传感器为例，由于需要将fA级超微弱的光电流放大到ADC等后续处理电路所需要的mV级信号，需要在跨阻电路中使用超过1G欧姆的反馈电阻，有的甚至达到100G到1T的电阻值。如此巨大的反馈电阻值，将使传统PCB工艺和设计各个环节中的微弱漏电流和寄生电阻不可忽略，常见的三种不可忽略的寄生电阻为：1、电特性材料本身寄生电阻；2、PCB板和其贴装工艺中产生的寄生电阻；3、运放等元器件本身的输入阻抗。因此需要超高阻检测电路和仪器对设计研发中的各个环节进行寄生参数测量和设计调整，以使光电传感器达到快速稳定工作状态和最佳信噪比。目前市面上所销售的超高阻测量仪都是以直流微电流信号检测为准，通过较长的检测时间来达到低噪声高灵敏度的测量水平，但只能检测直流信号，即只能检测寄生电阻在直流电压下的阻值。而对于红外光电传感信号放大领域来说，需要对微弱的交流信号进行放大和处理，比如民用产品需要在1到10HZ交流信号下进行处理、军用产品需要几十HZ到上百HZ交流信号下进行处理；而各种寄生电阻在直流、交流、以及不同的频率点下存在不同的电阻阻值特性。因此市面的直流超高阻检测仪器不能完全满足红外光电传感器放大系统研发领域的要求。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题提供一种用于交流特性检测的超高电阻值测量电路及装置。本专利技术通过下述技术方案实现：一种用于交流特性检测的超高电阻值测量电路，包括为测量电路产生基准正弦波电压信号的电压信号产生电路和用于放大测量电路电流信号的信号放大电路；所述信号放大电路包括运算放大器和连接在运算放大器上的负反馈电阻，所述负反馈电阻的阻值为10G欧姆至1000G欧姆，所述运算放大器的电流噪声小于等于且输入偏置电流小于等于1pA。本方案采用交流电压信号代替传统的直流电平信号作测量基准信号，实现了只能测量直流信号下的样品电阻值向可以测量交流信号下的电阻值的提升。在交流测量基准电路下，通过对放大电路进行改进，可实现对高阻值的快速测量，且可以实现对测试样品阻值在频域的扫描测量，帮助研发设计人员对被研究放大装置在频域的寄生参数快速分析。一种用于交流特性检测的超高电阻值测量装置，包括壳体、与壳体可拆卸连接的屏蔽壳、集成有上述测量电路的电路板、连接在电路板上且置于屏蔽壳内的测试样品插座。现有的直流微电流测量装置使用长电缆链接测试盒结构，该测试系统结构复杂且制造成本高；本测量装置采用上述一体式结构封装，代替了传统长电缆链接测试盒的结构，简化了测试系统的结构和制造成本，大大降低了测试系统的价格和研发成本。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术在交流测量基准电路下，通过对放大电路进行改进，可实现对高阻值的快速测量，且可以实现对测试样品阻值在频域的扫描测量，帮助研发设计人员对被研究放大装置在频域的寄生参数快速分析。2、本专利技术的测量装置采用上述一体式结构封装，简化了测试系统的结构和制造成本，大大降低了测试系统的价格和研发成本。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。图1为本专利技术的电路原理图。图2为本专利技术的封装透视图。图3为本专利技术的拆分图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1如图1所示的一种用于交流特性检测的超高电阻值测量电路，包括为测量电路产生基准正弦波电压信号的电压信号产生电路DAC和用于放大测量电路电流信号的信号放大电路；信号放大电路包括运算放大器和连接在运算放大器上的负反馈电阻，该信号放大电路为超微交流信号放大电路，负反馈电阻Rfb的阻值为10G欧姆至1000G欧姆，运算放大器OPA的电流噪声小于等于且输入偏置电流小于等于1pA。被测量的检测样品RX一端连接在电压信号产生电路DAC的输出端，另一端连接在运算放大器OPA的反相输入端，电压信号产生电路DAC产生的标准振幅大小的正弦波电压信号V1在RX上将会产生微弱的正弦波电流信号；检测样品RX电阻在1GΩ以上，该电流信号将在PA到fA级别，如此微弱的电流信号需要使用超大反馈电阻的跨阻放大电路进行放大，并且由于反馈电阻极大，该跨阻放大电路所使用的运放必须使用超低电流噪声、超低输入偏置电流的高性能运放，而这样性能的运放增益带宽积往往在MHZ级别。将负反馈电阻Rfb的阻值控制在10G欧姆至1000G欧姆之间，运算放大器OPA的电流噪声控制在以下，适于微弱的交流信号进行放大和处理的场合使用。实施例2基于上述实施例的原理，专利技术人通过不断选用不同阻值负反馈电阻和不同电流噪声系数的运算放大器，在兼顾带宽、增益、信噪比等参数的情况下，优选了一最佳实施方式，即在上述电路结构的基础上，负反馈电阻的阻值为100G欧姆，运算放大器的电流噪声为0.4fA且输入偏置电流为0.2pA。由于需要放大100HZ的交流信号，该跨阻放大器的带宽必须要达到100HZ，如此高增益的反馈电阻放大电路其带宽受运放性能，电路板寄生电容等参数影响极大；同时对反馈电阻的阻值选择十分重要，综合增益和带宽需要，信噪比的要求，以及实际电阻器件的阻值和寄生参数的大小，100G欧姆的超高阻反馈电阻应用于本示例十分合适。基于上述原理，被测电阻的阻值就等于100GΩ÷V2×V1。与市面常见直流高阻仪的低频跨阻放大电路不同，为了保持超高增益高信噪比和环路稳定性，低频超高阻跨阻放大电路还会在反馈回路即反馈电阻两端并联一个PF级的反馈电容，从而使环路稳定。但在本例中，为了满足100HZ的带宽需求，市面上所销售的商品电容器都太大，而仅仅需要利用小于0.1PF的PCB寄生电容就可以满足该跨阻放大器的环路补偿需求，但正因为如此，使得PCB设计需要更为精密，PCB的寄生电容将会对系统环路和带宽产生很大的影响。其中运放负输入端的电路最为重要，在从测量样品到反馈电阻到运放负输入端的走线需要严格用等电位屏蔽环进行屏蔽，同时对其寄生电容要进行严格的控制。最终才能达到100G增益，100HZ带宽的超微交流信号放大电路。实施例3除了在元器件选择和PCB设计上保证该专利技术的性能实现外，放大电路和被测样品的电气连接也十分重要，电气连接越短放大系统的干扰噪声将会越短，同时整个系统需要全部接地金属屏蔽50HZ工频干扰；另外测量装置需要很高的气密性，以屏蔽大气湿度等对测量结果的影本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于交流特性检测的超高电阻值测量电路，其特征在于，包括为测量电路产生基准正弦波电压信号的电压信号产生电路和用于放大测量电路电流信号的信号放大电路；/n所述信号放大电路包括运算放大器和连接在运算放大器上的负反馈电阻，所述负反馈电阻的阻值为10G欧姆至1000G欧姆，所述运算放大器的电流噪声小于等于
【技术特征摘要】
1.一种用于交流特性检测的超高电阻值测量电路，其特征在于，包括为测量电路产生基准正弦波电压信号的电压信号产生电路和用于放大测量电路电流信号的信号放大电路；
所述信号放大电路包括运算放大器和连接在运算放大器上的负反馈电阻，所述负反馈电阻的阻值为10G欧姆至1000G欧姆，所述运算放大器的电流噪声小于等于且输入偏置电流小于等于1pA。
2.根据权利要求1所述的一种用于交流特性检测的超高电阻值测量电路，其特征在于，所述负反馈电阻的阻值为100G欧姆，所述运...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵越，赖正刚，曾祥全，
申请(专利权)人：成都优蕊光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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