基于CMOS6非门的电场检测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于ＣＭＯＳ　６非门的电场检测仪，包括静电检测仪和音频电场检测仪。它们将ＣＭＯＳ　６非门集成电路的第一非门作电场检测，其余五个非门为中点电位稳定的反相放大器；第一非门输入端与探针连接。其中静电检测仪的第二非门用于前置放大，第三非门、第四非门并联作输出驱动，第五非门、第六非门并联及配上阻值相同的电阻构成增益为１的反相器；音频电场检测仪的第二非门、第三非门、第四非门构成增益无穷的反相放大器，配上第四电阻负反馈稳定直流工作点、同时与第二电容、第三电容一起构成带通放大器，第五非门、第六非门并联经隔直电解电容将音频电流输出至耳机供探测时诊听。本发明专利技术可用于对埋线、渗漏的探测，有低电压低功耗小体积的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电场检测装置，特别涉及集成电路放大器电子线路对埋线、渗 漏的探测。
技术介绍
现代人一刻都离不开的强电弱电最初源于静电的发现，然而时至今日对静 电的开发应用却并不象电力电子工业那样日新月异。尽管我们身旁到处有静电活动穿胶鞋或在绝缘地板上行走、拿起透明塑料包装盒、与绝缘物摩擦等等, 但我们只有在手碰到金属物麻电了或冬天关灯脱化纤类衣服时看到点点火星才 知道有静电。这是因为我们没有日常生活中简单易得的静电检测仪器。专业领 域检测静电或电场使用很复杂的装置，比如V形轻薄金属片验电器、电光效应、电致伸縮效应等。直到2000年后出现一类所谓"电场成像器件"IC (Electric Field Imaging Device: MC33794、 MC3394K MC34940),是用途很广的基于电 场进行非接触物体位置探测的主流芯片。但实际上它并非直接检测电场，而是 检测与电场有关的电容，因此与被检物的间隔距离最多几厘米；且供电为12V， 引脚24个以上，只能用于专用系统。换句话说，至今还是缺乏一些小体积、低 电压低功耗的元器件或IC，专用来灵活设计构造基于静电或电场的袖珍仪器或 装置，来发现或利用身边无处不在的静电或电场。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于CMOS 6非门的低电压、低功 耗、小体积的电场检测仪。本专利技术人在研发心电放大器时发现它有远距离感知人体运动的奇特现象。 进一步测试分析之后，弄清了其原理是因为心电放大器有较高的输入阻抗，而 运动的人体在穿绝缘鞋或地板上会因摩擦产生大量静电，这些静电能被高输入 阻抗的心电放大器感应到。由此想到了可用具有极高输入阻抗MOS场效应器件 作静电探测传感器。但一般场效应器件的输入端都要加偏置电路才能工作，而加了偏置电路输入阻抗就大为降低了 。经测试筛选，发现CMOS 6非门集成电路的输入端开路能工作在线性放大状态，且输出端自动稳定在中点电位。CMOS非门输入端开路，输入阻抗几乎无穷大，且还有线性反相电压放大功 能，用作电场检测，效果理想。6非门中除去一个做电场检测外，余下的五个非 门都是中点电位稳定的反相放大器，该五个非门相当于同相输入端己接中点电 位的运放，可作各种灵活设计，包括构成性能良好的选频放大器或仪表指示驱 动电路。于是就有了本专利技术基于CM0S 6非门的电场检测仪，它包括了从静电 场到交流电场的检测，并且是低电压、微功耗、小体积。本专利技术至少可用于以 下实用领域-(1) 本专利技术的基于CMOS 6非门的静电检测仪可用于监测人体是否接近了 一根长导线所构成的路径(用于警戒或记录)或实现能在2米范围内响应人大 幅招手或踏脚的智能玩具。(2) 本专利技术的基于CMOS 6非门的音频电场检测仪可用于隔距离导电介质 探测，包括房屋埋线、管道渗漏探测。利用CMOS非门能远距离检测到电场的特性，本专利技术解决以上技术问题所采 取的技术方案是本专利技术基于CM0S6非门的静电检测仪主要包括探针、第一非门、第二非门、 第三非门、第四非门、第五非门、第六非门、第一电阻、第二电阻、第三电阻、 电位器和指示表，其中，探针与第一非门的输入端连接，第一非门的输出端与 第二非门的输入端连接，第三非门与第四非门并联形成第一并联电路，第五非 门、第六非门和第二电阻并联形成第二并联电路，第二非门的输出端与所述第 一并联电路的输入端连接，第一并联电路的输出端与第一电阻的一端连接，第 一电阻的另一端与第二并联电路的输入端连接，第三电阻的两端分别与第二非 门的输入端和第二并联电路的输出端连接，第一并联电路的输出端和第二并联 电路的输出端分别与指示表两端连接，电位器的滑动点与第一并联电路的输入 端连接。进一步地，本专利技术的基于CMOS 6非门的静电检测仪还包括第一电容，所述第一电容与第一并联电路并联。本专利技术基于CMOS 6非门的音频电场检测仪主要包括探针、第一非门、第二非门、第三非门、第四非门、第五非门、第六非门、第四电阻、第二电容、第三电容、电解电容和耳机，其中，探针与第一非门的输入端连接，第一非门、 第二电容、第二非门、第三非门和第四非门依次串联，第二非门的输入端和第 四非门的输出端分别与第四电阻的两端连接，第三电容的两端分别与第一非门 的输出端和第四非门的输出端连接，第五非门与第六非门并联形成第三并联电 路，第四非门的输出端与第三并联电路的输入端连接，第三并联电路的输出端、 电解电容和耳机依次串联。进一步地，本专利技术基于CMOS 6非门的音频电场检测仪还包括第五电阻和第 四电容，其中，第五电阻和第四电容串联后再与第三非门并联。与现有技术相比，本专利技术的优点是(1) CMOS非门输入端开路应用，输入 阻抗几乎无穷大，作静电场检测有特效性；(2)本专利技术启示了一种在静电或电 场应用领域能灵活设计的低电压微功耗小体积的通用型集成电路；(3) CMOS 6 非门集成电路不到1元就可买到，经过简单而巧妙的设计就可以获得本专利技术的 电场检测仪，成本极低却有非常广泛的应用，特别适用于检测仪器类的小批量生 产；(4)本专利技术基于CMOS 6非门的两个电场检测仪都仅用一片CMOS 6非门集 成电路就实现了完整的仪器，因此耗电小、工作电压可低至3.7V(锂离子充电电 池电压)、甚至2.4V(两节普通充电电池电压)，特别适用于在电池供电类袖珍检 测仪器中应用。附图说明图1是本专利技术基于CM0S 6非门的静电检测仪的电路示意图； 图2是本专利技术基于CM0S 6非门的音频电场检测仪的电路示意图； 图3是使用本专利技术的音频电场检测仪作导电介质探测时需配套的音频电场 发射源及与被探测介质连接的示意图。具体实施例方式本专利技术基于CMOS 6非门的电场检测仪，包括静电检测仪和音频电场检测仪。 CMOS 6非门的常用型号是CD4069。图1为本专利技术由CM0S 6非门构成的静电检测仪电路示意图。其中A1-A6为 6个CM0S非门，即第一非门至第六非门。基于CM0S 6非门的静电检测仪主要包括探针、第一非门A1、第二非门A2、 第三非门A3、第四非门A4、第五非门A5、第六非门A6、第一电阻R1、第二电5阻R2、第三电阻R3、电位器P和指示表DC. V，探针与第一非门Al的输入端连 接，第一非门Al的输出端与第二非门A2的输入端连接，第三非门A3与第四非 门A4并联形成第一并联电路，第五非门A5、第六非门A6和第二电阻R2并联形 成第二并联电路，第二非门A2的输出端与第一并联电路的输入端连接，第一并 联电路的输出端与第一电阻Rl的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二并联 电路的输入端连接，第三电阻R3的两端分别与第二非门A2的输入端和第二并 联电路的输出端连接，第一并联电路的输出端和第二并联电路的输出端分别与 指示表DC. V两端连接，电位器P的滑动点与第一并联电路的输入端连接。第一非门Al用于静电场传感；第二非门A2用于前置放大。第三非门A3、 第四非门A4并联作输出驱动；第五非门A5、第六非门A6并联及配上阻值相同 的电阻R1、 R2构成增益为1的反相器，与第三非门A3、第四非门A4并联作输 出形成桥式输出驱动。其实对满量程电流在lmA以下的表头，第四非门A4、第 六非门A6不用也行。第二非门A2、第三非门A3、第五非门A5这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＣＭＯＳ　６非门的静电检测仪，其特征是：它包括探针、第一非门、第二非门、第三非门、第四非门、第五非门、第六非门、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电位器和指示表，所述探针与第一非门的输入端连接，第一非门的输出端与第二非门的输入端连接，所述第三非门与第四非门并联形成第一并联电路，所述第五非门、第六非门和第二电阻并联形成第二并联电路，所述第二非门的输出端与所述第一并联电路的输入端连接，所述第一并联电路的输出端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二并联电路的输入端连接，所述第三电阻的两端分别与第二非门的输入端和第二并联电路的输出端连接，所述第一并联电路的输出端和第二并联电路的输出端分别与所述指示表两端连接，所述电位器的滑动点与第一并联电路的输入端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金隐华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]