淺談微電流測量電路設(shè)計

1、淺談微電流測量電路設(shè)計在材料測試，靜電研究等應(yīng)用與研究中，常常需要測量一些uA、nA級的微弱電流（小于106A電流的測量稱為微電流的測量），對于微電流的測量一般有兩種方法：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，將電流測量直接轉(zhuǎn)換成電壓測量，但要求取樣電阻的值很大，而通常要求測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通常使用這種方法。我們在實用電路中通常使用

2、放大器電流反饋法，本文就介紹一種簡單的IV轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)對微電流的測量。一、測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)。但在實際應(yīng)用中，完全理想的運(yùn)算放大器是沒有的，由于集成電路制造技術(shù)及工藝的影響，必然存在會產(chǎn)生諸如輸入失調(diào)電壓，偏置電流等，放大器的開環(huán)增益也不可能無窮大，故實際的輸入輸出

3、關(guān)系為：其中分別為運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓、輸入偏置電流和開環(huán)增益。實際放大器的誤差為因此，只有滿足被測電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于運(yùn)算放大器的偏置電流；被測電該電路中運(yùn)用兩級運(yùn)放，因為待測電流信號為nA級，所需放大倍數(shù)較高，若采用一級放大，則需要R2約為1010歐，當(dāng)R2過大時，會產(chǎn)生較大的電阻熱噪聲電流，增大了分布電容，影響測量的精度和穩(wěn)定性，而且R2過大，同時要求運(yùn)算放大器的輸入電阻更大以減小分流。采用兩級放大可以通過調(diào)整每一級放大倍數(shù)，來選擇適當(dāng)?shù)?/p>

4、R2，有效減小R2引起的誤差，并且第一級放大輸出電壓為反相，采用兩級放大進(jìn)行兩次反相，，可使最終輸出電壓與輸入信號同相。在信號輸入端，R1、C1、D1、D2共同組成了輸入信號限幅電路，加強(qiáng)輸入端的保護(hù)。加入R3、R4也是為了減小R2的阻值，此時一級運(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