高增益脉冲电流放大电路制造技术

本发明专利技术公开了一种高增益脉冲电流放大电路，所述高增益脉冲电流放大电路包括：信号放大单元及第一反馈电路；所述第一反馈电路的输入端与所述信号放大单元的输出端连接，所述第一反馈电路的输出端与所述信号放大单元的输入端连接；所述第一反馈电路包括第一电容和第一可变电阻，所述第一可变电阻的第一端接地，所述第一可变电阻的第二端接所述第一反馈电路的输出端，所述第一可变电阻的调节端与所述第一电容连接，且所述第一可变电阻的调节端到所述第一反馈电路的输出端之间的电阻值大于0；当第一反馈电路的输入端输入的信号频率小于预定的值时，通过调节所述第一可变电阻以改变所述第一反馈电路所形成的等效电容的大小。变所述第一反馈电路所形成的等效电容的大小。变所述第一反馈电路所形成的等效电容的大小。

【技术实现步骤摘要】
高增益脉冲电流放大电路


[0001]本专利技术涉及分析仪器领域，尤其涉及一种高增益脉冲电流放大电路。

技术介绍

[0002]在离子迁移谱、红外光谱、质谱等中高端分析仪器中，需要对微弱脉冲电流信号(nA、pA级)进行放大，测量其中微弱电流信号是整个检测过程的关键。当微弱电流信号越小时，需要设计的前置高增益脉冲电流放大电路的增益就越高，增益往往动辄就≥108V/A，所选择的反馈电阻往往也不小于100MΩ。然而，当电路的增益越高时，电路寄生电容(一般在数十fF～数百fF)会显著影响高增益脉冲电流放大电路的带宽一致性，且带宽差异太大时，噪声的差异性也显著增加。虽然PCB布线较好时，可将寄生电容控制在0.1pF以下，但是其随机性仍然较大，解决的办法之一就是增加零点几pF的反馈电容，但是由于该电容值太小，目前该范围内的电容制造精度仅能控制在
±
0.1pF左右。以0.2pF的电容为例，其B级精度(最优精度)误差在
±
0.1pF，其容值范围为0.1pF～0.3pF，采用该电容后，电路带宽偏差可达到300％，难以应用在精密测量场合。另一方面，对于测量瞬时的电流脉动信号而言，往往希望待测量的频率范围内增益大一些，其他频率范围内的增益低一些，以降低电路的整体的噪声，从而提升信噪比。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，本专利技术实施例提供一种高增益脉冲电流放大电路，旨在有效解决现有由于容量较小的电容精度偏低，导致高增益脉冲电流放大电路的带宽偏差较大的问题。
[0004]根据本专利技术的一方面，提供了一种放电装置，包括：信号放大单元及第一反馈电路；所述第一反馈电路的输入端与所述信号放大单元的输出端连接，所述第一反馈电路的输出端与所述信号放大单元的输入端连接；所述第一反馈电路包括第一电容和第一可变电阻，所述第一可变电阻的第一端接地，所述第一可变电阻的第二端接所述第一反馈电路的输出端，所述第一可变电阻的调节端与所述第一电容连接，且所述第一可变电阻的调节端到所述第一反馈电路的输出端之间的电阻值大于0；其中，所述第一可变电阻用于在所述第一反馈电路的输入端输入的信号频率小于预定的值时接受外部调节以改变所述第一反馈电路所形成的等效电容的大小。
[0005]进一步地，高增益脉冲电流放大电路还包括：第二反馈电路；所述第二反馈电路的输入端与所述信号放大单元的输出端连接，所述第二反馈电路的输出端与所述信号放大单元的输入端连接；所述第二反馈电路包括第二电阻、第二电容及第二可变电阻，所述第二电阻的第一端连接所述第二反馈电路的输出端，所述第二电阻的第二端连接与所述第二电容的第一端和第二可变电阻的第一端连接，所述第一电容的第二端接地，所述第二可变电阻的第二端和调节端连接所述第二反馈电路的输入端；通过调节所述第二可变电阻以改变。
[0006]进一步地，信号放大单元包括：输入电路，所述输入电路包括：第一开关管、第二开
关管、第三电阻、第四电阻和第五电阻；其中，所述第一开关管的控制端连接控制电信号，第二开关管的控制端连接地，所述第一开关管和所述第二开关管的漏极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端连接正电源，所述第一开关管的源极第四电阻的第一端，所述第二开关管的源极连接第五电阻的第一端，所述四电阻和第五电阻的第二端连接负电源。
[0007]进一步地，信号放大单元包括：信号高增益脉冲电流放大电路，所述信号高增益脉冲电流放大电路包括：第一放大器、第三电容、第四电容、第六电阻和第七电阻；所述第一放大器的两个输入端分别连接第四电阻和第五电阻的第一端；所述第三电容和第六电阻形成滤波电路对输入所述第一放大器的正电源进行滤波；所述第四电容和第七电阻形成滤波电路对输出所述第一放大器的负电源进行滤波。
[0008]进一步地，所述高增益脉冲电流放大电路还包括滤波电路；所述滤波电路包括：第八电阻、第九电阻、第十电阻、第二放大器、第五电容和第六电容；所述第八电阻的第一端与所述第一放大器的输出端连接，所述第八电阻的第二端与所述第九电阻的第一端连接并经过第六电容连接至地，所述第二放大器的两个输入端分别连接所述第九电阻的第二端和地，所述第九电阻的第二端连接第五电容的第一端，所述第五电容的第二端和第十电阻的第二端并联且与所述第二放大器的输出端连接。
[0009]进一步地，所述第一反馈电路还包括第十一电阻，所述第十一电阻的第一端连接所述第一可变电阻的第二端，以使所述第十一电阻的第二端连接所述第一反馈电路的输入端。
[0010]进一步地，所述第二反馈电路还包括第十二电阻，所述第二电容通过所述第十二电阻与所述第二可变电阻的第一端连接。
[0011]进一步地，所述高增益脉冲电流放大电路还包括第七电容，所述第七电容与所述信号放大单元的输入端连接。
[0012]进一步地，所述第四电阻和所述第五电阻的电阻值相同。
[0013]进一步地，所述滤波电路的截止频率不大于10kHz。
[0014]本专利技术的优点在于，本专利技术的第一反馈电路采用一个可变电阻，通过电路连接的调整，使得在频率小于预定值时，通过条件可变电阻的阻值，以改变第一反馈网络中等效电容的大小，该等效电容可以远小于电路中所设置的电容，因此可以有效解决高增益脉冲电流放大电路的带宽偏差较大的问题。
附图说明
[0015]下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0016]图1为本专利技术实施例一提供的一种高增益脉冲电流放大电路的结构示意图。
[0017]图2为本专利技术实施例二提供的一种高增益脉冲电流放大电路的结构示意图。
[0018]图3为本专利技术实施例二提供的另一种高增益脉冲电流放大电路的结构示意图。
[0019]图4为本专利技术提供的第一反馈电路的结构示意图。
[0020]图5为本专利技术提供的第一反馈电路的等效电路的结构示意图。
[0021]图6为本专利技术提供的第一反馈电路的等效电路带入简化后的放大级的结构示意
图。
[0022]图7为本专利技术提供的第二反馈电路的结构示意图。
[0023]图8为本专利技术提供的第二反馈电路的幅频响应图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高增益脉冲电流放大电路，其特征在于，包括：信号放大单元及第一反馈电路；所述第一反馈电路的输入端与所述信号放大单元的输出端连接，所述第一反馈电路的输出端与所述信号放大单元的输入端连接；所述第一反馈电路包括第一电容和第一可变电阻，所述第一可变电阻的第一端接地，所述第一可变电阻的第二端接所述第一反馈电路的输出端，所述第一可变电阻的调节端与所述第一电容连接，且所述第一可变电阻的调节端到所述第一反馈电路的输出端之间的电阻值大于0；其中，所述第一可变电阻用于在所述第一反馈电路的输入端输入的信号频率小于预定的值时接受外部调节以改变所述第一反馈电路所形成的等效电容的大小。2.根据权利要求1所述的高增益脉冲电流放大电路，其特征在于，还包括：第二反馈电路；所述第二反馈电路的输入端与所述信号放大单元的输出端连接，所述第二反馈电路的输出端与所述信号放大单元的输入端连接；所述第二反馈电路包括第二电阻、第二电容及第二可变电阻，所述第二电阻的第一端连接所述第二反馈电路的输出端，所述第二电阻的第二端连接与所述第二电容的第一端和第二可变电阻的第一端连接，所述第一电容的第二端接地，所述第二可变电阻的第二端和调节端连接所述第二反馈电路的输入端。3.根据权利要求1所述的高增益脉冲电流放大电路，其特征在于，信号放大单元包括：输入电路，所述输入电路包括：第一开关管、第二开关管、第三电阻、第四电阻和第五电阻；其中，所述第一开关管的控制端连接控制电信号，第二开关管的控制端连接地，所述第一开关管和所述第二开关管的漏极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端连接正电源，所述第一开关管的源极第四电阻的第一端，所述第二开关管的源极连接第五电阻的第一端，所述四电阻和第五电阻的第二端连接负电源。4.根据权利要求3所述的高增益脉冲电流放大电路，其特征在于，信号放大单元包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰江，李明勇，郑舟，朱佳伟，喻洁，许旭，
申请(专利权)人：中船重工安谱湖北仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：