淺談微電流測(cè)量電路設(shè)計(jì)

1、淺談微電流測(cè)量電路設(shè)計(jì)在材料測(cè)試，靜電研究等應(yīng)用與研究中，常常需要測(cè)量一些uA、nA級(jí)的微弱電流（小于106A電流的測(cè)量稱為微電流的測(cè)量），對(duì)于微電流的測(cè)量一般有兩種方法：取樣電阻法和運(yùn)算放大器電流反饋法。取樣電阻法的原理是在回路中接入取樣電阻，根據(jù)歐姆定律，將電流測(cè)量直接轉(zhuǎn)換成電壓測(cè)量，但要求取樣電阻的值很大，而通常要求測(cè)量電壓的儀器輸入電阻要比取樣電阻大上1000倍以上，指針式電流表和靜電計(jì)通常使用這種方法。我們?cè)趯?shí)用電路中通常使用

2、放大器電流反饋法，本文就介紹一種簡(jiǎn)單的IV轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)微電流的測(cè)量。一、測(cè)量原理最基本的電流電壓轉(zhuǎn)換電路如下圖所示，假定運(yùn)算放大器是理想的運(yùn)放，利用“虛短虛斷”的概念，可以得出：輸出電壓與測(cè)量電流成線性比例關(guān)系，比例系數(shù)為，因此只要適當(dāng)選擇就可得到所需的放大倍數(shù)。但在實(shí)際應(yīng)用中，完全理想的運(yùn)算放大器是沒(méi)有的，由于集成電路制造技術(shù)及工藝的影響，必然存在會(huì)產(chǎn)生諸如輸入失調(diào)電壓，偏置電流等，放大器的開(kāi)環(huán)增益也不可能無(wú)窮大，故實(shí)際的輸入輸出

3、關(guān)系為：其中分別為運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓、輸入偏置電流和開(kāi)環(huán)增益。實(shí)際放大器的誤差為因此，只有滿足被測(cè)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于運(yùn)算放大器的偏置電流；被測(cè)電該電路中運(yùn)用兩級(jí)運(yùn)放，因?yàn)榇郎y(cè)電流信號(hào)為nA級(jí)，所需放大倍數(shù)較高，若采用一級(jí)放大，則需要R2約為1010歐，當(dāng)R2過(guò)大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的電阻熱噪聲電流，增大了分布電容，影響測(cè)量的精度和穩(wěn)定性，而且R2過(guò)大，同時(shí)要求運(yùn)算放大器的輸入電阻更大以減小分流。采用兩級(jí)放大可以通過(guò)調(diào)整每一級(jí)放大倍數(shù)，來(lái)選擇適當(dāng)?shù)?/p>

4、R2，有效減小R2引起的誤差，并且第一級(jí)放大輸出電壓為反相，采用兩級(jí)放大進(jìn)行兩次反相，，可使最終輸出電壓與輸入信號(hào)同相。在信號(hào)輸入端，R1、C1、D1、D2共同組成了輸入信號(hào)限幅電路，加強(qiáng)輸入端的保護(hù)。加入R3、R4也是為了減小R2的阻值，此時(shí)一級(jí)運(yùn)算放大器輸出電壓為從上式可以看出，R2的值不必取得很大，只要通過(guò)調(diào)整R4與R3的比值，一樣可以達(dá)到與高阻值R2相同效果的放大倍數(shù)。兩級(jí)運(yùn)算放大器在理想情況下的輸出電壓為：運(yùn)算放大器所需的電源