【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及负离子测量，尤其涉及一种负离子测量电路和冷阴极电离规真空测量方法。
技术介绍
1、在真空测量领域，常规的冷阴极电离规驱动方案需要检测大跨度的负离子信号。以反磁控规信号为例，在1×10-7至1×10-1pa真空度范围内，采集电路需要测量几百pa至几百ua的负离子信号，电流大小跨越7个量级。常规采集方案使用线性跨阻放大电路，将全量程信号分档采集，存在信号分辨率低、换挡前后增益变换不稳定导致示值不连续，测量精度降低的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种负离子测量电路及冷阴极电离规真空测量方法，以解决现有测量方案测量量程不连续，测量精度低的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、本专利技术的第一方面，提供一种负离子测量电路，包括补偿电压产生电路、负离子放大电路、仪表放大器和输出电压调节电路；
4、所述补偿电压产生电路连接所述仪表放大器的负相输入端，用于为所述仪表放大器提供补偿电压信号；
5、所述负离子放大电路的输入端接收待测负离子信号，输出端连接所述仪表放大器的正相输入端，用于对所述待测负离子信号进行放大处理，并将放大后的所述待测负离子信号输入所述仪表放大器的正相输入端；
6、所述仪表放大器的增益电阻采用正温度系数热敏电阻，用于对所述待测负离子信号进行温度补偿；
7、所述输出电压调节电路连接所述仪表放大器的输出端，用于对所述仪表放大器的输出信号进行幅度调节，以基于调节后的所述输出信号计算
8、本专利技术的提出一种基于对数放大原理的负离子测量电路，通过负离子放大电路对待测负离子信号进行放大，仪表放大器同时具备信号放大和被动温度补偿功能，消除温度变化对测量精度的影响，最后通过输出电压调节电路对仪表放大器的输出信号进行二次放大，实现电路校准和量程扩展，可进行全量程负离子信号采集，获得连续示值，提高了测量精度。
9、在一种实施方式中，所述补偿电压产生电路包括依次连接的电流源电路和第一三极管对数放大电路；
10、所述第一三极管对数放大电路包括第一三极管、第一运算放大器、第一电阻和第一电容；所述第一三极管的集电极与所述第一运算放大器的负相输入端连接，发射极串联所述第一电阻后连接至所述第一运算放大器的输出端，且发射极与所述第一电阻之间引线输出至所述仪表放大器的负相输入端，所述第一三极管的基极接地；
11、所述第一运算放大器的输出端与负相输入端之间并联所述第一电容，作为所述第一运算放大器的负反馈电路，所述第一运算放大器的正相输入端接地，正电源端连接电源输出，负电源端接地；
12、所述电流源电路的输出端分别连接所述第一三极管的集电极和所述第一运算放大器的负相输入端，用于为所述第一三极管对数放大电路提供固定电流。
13、在一种实施方式中，所述电流源电路包括隔离电压模块、基准电压芯片和第一输入电阻；
14、所述隔离电压模块包括电源模块、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容；所述电源模块的电压输入端连接电压源，同时所述电源模块的电压输入端还与接地端之间串联所述第二电容后接地，所述电源模块的正输入端连接所述第三电容的负极、所述第四电容的负极以及所述基准电压芯片的电压输入端，所述电源模块的输出端连接所述第三电容的正极、所述第四电容的正极、所述基准电压芯片的接地端和所述第五电容的正极；
15、所述基准电压芯片的电压输出端连接所述第五电容的负极并接地；
16、所述第五电容的正极连接所述第一输入电阻的一端，所述第一电阻的另一端分别连接所述第一三极管的集电极和所述第一运算放大器的负相输入端。
17、在一种实施方式中，所述负离子放大电路包括依次连接的π滤波电路、第二输入电阻和第二三极管对数放大电路；
18、所述第二三极管对数放大电路包括第二三极管、第二运算放大器、第二电阻和第六电容；所述第二三极管的集电极与所述第二运算放大器的负相输入端连接，发射极串联所述第二电阻后连接至所述第二运算放大器的输出端，且发射极与所述第二电阻之间引线输出至所述仪表放大器的正相输入端，所述第二三极管的基极接地；
19、所述第二运算放大器的输出端与负相输入端之间并联所述第六电容，作为所述第二运算放大器的负反馈电路，所述第二运算放大器的正相输入端接地；
20、所述π滤波电路的输入端接收待测负离子信号，输出端串联所述第二输入电阻后分别连接至所述第二三极管的集电极和所述第二运算放大器的负相输入端，用于对所述待测负离子信号进行滤波，并将滤波后的信号输入所述第二三极管对数放大电路进行放大。
21、在一种实施方式中，所述第一三极管和所述第二三极管为对管。
22、在一种实施方式中，所述输出电压调节电路包括依次连接的运算放大器同相比例放大电路和两极rc滤波电路；所述运算放大器同相比例放大电路采用可调电阻进行放大倍数调节，用于对所述仪表放大器的输出信号进行二次放大；
23、所述两极rc滤波电路的输出端连接至adc采集系统，以通过所述adc采集系统对输出信号进行采集。
24、在一种实施方式中，所述仪表放大器选用ad8226。
25、在一种实施方式中，所述负离子测量电路还包括电流截距调节电路，所述电流截距调节电路包括依次连接的稳压产生电路和一级电压跟随器；
26、所述稳压产生电路包括稳压器、可调分压电阻、第八电阻和第九电阻，所述稳压器的阴极串联第八电阻后连接至电压源，参考端连接第九电阻的一端，且参考端与阴极相连，阳极连接所述可调分压电阻的正极和调节端，所述第九电阻另一端连接所述可调分压电阻的负极，所述可调分压电阻的正极接地；
27、所述可调分压电阻的阴极和第九电阻之间引线输出至所述一级电压跟随器的同相输入端，所述一级电压跟随器的输出端连接所述仪表放大器的参考电压端，用于为所述仪表放大器提供参考电压。
28、在一种实施方式中，所述稳压器选用tl431。
29、本专利技术的第二方面，提供了一种冷阴极电离规真空测量方法，通过本专利技术第一方面任一项所述的负离子测量电路对冷阴极电离规的负离子信号进行测量，根据测量得到的负离子信号的大小计算得到所述冷阴极电离规的真空度。
30、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
31、基于对数放大原理对待测负离子信号进行多级放大，扩展量程，获得连续示值，提高了测量精度。
32、通过被动温度补偿消除温度变化对测量精度的影响。
33、补偿电压产生电路和负离子放大电路中的三级管采用对管，可以近似认为饱和电流大小和温度影响相同，消除了反向饱和电流对输出的影响，从而提高测量精度。
34、通过电流截距调节电路和输出电压调节电路对放大电流的最小值和放大电压的最大值进行调节，实现电路校准，可将电路扩展至八倍程。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种负离子测量电路，其特征在于，包括补偿电压产生电路、负离子放大电路、仪表放大器和输出电压调节电路；
2.根据权利要求1 所述的负离子测量电路，其特征在于，所述补偿电压产生电路包括依次连接的电流源电路和第一三极管对数放大电路；
3.根据权利要求2所述的负离子测量电路，其特征在于，所述电流源电路包括隔离电压模块、基准电压芯片和第一输入电阻；
4.根据权利要求2所述的负离子测量电路，其特征在于，所述负离子放大电路包括依次连接的π滤波电路、第二输入电阻和第二三极管对数放大电路；
5.根据权利要求4所述的负离子测量电路，其特征在于，所述第一三极管和所述第二三极管为对管。
6.根据权利要求1所述的负离子测量电路，其特征在于，所述输出电压调节电路包括依次连接的运算放大器同相比例放大电路和两极RC滤波电路；所述运算放大器同相比例放大电路采用可调电阻进行放大倍数调节，用于对所述仪表放大器的输出信号进行二次放大；
7.根据权利要求1所述的负离子测量电路，其特征在于，所述仪表放大器选用AD8226。
8.根据权利
9.根据权利要求8所述的负离子测量电路，其特征在于，所述稳压器选用TL431。
10.一种冷阴极电离规真空测量方法，其特征在于，通过权利要求1-9任一项所述的负离子测量电路对冷阴极电离规的负离子信号进行测量，根据测量得到的负离子信号的大小计算得到所述冷阴极电离规的真空度。
...【技术特征摘要】
1.一种负离子测量电路，其特征在于，包括补偿电压产生电路、负离子放大电路、仪表放大器和输出电压调节电路；
2.根据权利要求1 所述的负离子测量电路，其特征在于，所述补偿电压产生电路包括依次连接的电流源电路和第一三极管对数放大电路；
3.根据权利要求2所述的负离子测量电路，其特征在于，所述电流源电路包括隔离电压模块、基准电压芯片和第一输入电阻；
4.根据权利要求2所述的负离子测量电路，其特征在于，所述负离子放大电路包括依次连接的π滤波电路、第二输入电阻和第二三极管对数放大电路；
5.根据权利要求4所述的负离子测量电路，其特征在于，所述第一三极管和所述第二三极管为对管。
6.根据权利要求1所述的负离子测量电路，其特征在于，所述输出电压调节电路包括依次连接的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王博成，王磊，刘立峰，杜春林，郭大维，
申请(专利权)人：成都睿宝电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。