電流測量電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電流測量電路，包括積分電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、處理器單元以及開關(guān)控制電路，所述積分電路將待測的輸入電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所述電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述處理器單元用于控制該電流測量電路并根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)計(jì)算輸入的電流信號的值；所述積分電路包括一運(yùn)算放大器以及一反饋網(wǎng)絡(luò)，所述運(yùn)算放大器具有一反相輸入端、一正相輸入端以及一輸出端，所述反饋網(wǎng)絡(luò)一端接所述反相輸入端，另一端接所述輸出端，所述正相輸入端接地；所述反饋網(wǎng)絡(luò)包括第一反饋電路以及與該第一反饋電路并聯(lián)的第二反饋電路，所述開關(guān)控制電路通過所述處理器單元控制來切換所述第一反饋電路以及第二反饋電路。
【專利說明】電流測量電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電流測量電路，尤其涉及一種可用于實(shí)時(shí)測量大動態(tài)范圍微弱電流的測量電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在探測放射性射線(比如Y、β射線、中子等)以及其它微弱信號(比如弱光、微振動等)時(shí)，一般都是先利用合適的探測器將其轉(zhuǎn)換為微弱的電流，再對微弱電流進(jìn)行放大并測量。在探測微弱信號時(shí)，探測器輸出的微弱電流的動態(tài)范圍有時(shí)很大。比如，用電離室對Y射線進(jìn)行測量時(shí)，電離室輸出的電流信號的范圍可達(dá)KT14A?IO-6A,屬于微弱電流的范疇。微弱電流測量電路不僅要能對如此大動態(tài)范圍的微弱電流進(jìn)行測量，還需要具有體積小、可實(shí)時(shí)測量等特點(diǎn)，從而可以與探測器集成在一起構(gòu)成微弱信號測量裝置。普通的電流表無法滿足上述要求，一般需要設(shè)計(jì)專門的微弱電流測量電路才可能達(dá)到上述要求。
[0003]目前，主要有兩種微弱電流的測量方法:跨阻法和積分電容法?？缱璺ㄍǔＪ峭ㄟ^采用一個或多個并聯(lián)的不同阻值的反饋電阻把微弱電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)電路把電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。然而，跨阻法對反饋電阻、放大器以及整個系統(tǒng)抗干擾能力的要求較高，且微弱電流的檢測受反饋電阻自身阻值的限制，從而較難測量10_15至10_13Α的極微弱電流。積分電容法可以用來檢測相對于跨阻法更微弱的電流信號。積分電容法是通過在電容上積分把微弱電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，然后通過ADC電路測量單位時(shí)間內(nèi)的電壓變化來計(jì)算電流值。積分電容法可以通過提高測量時(shí)間來測量極微弱的電流，但積分電容法受電容容量的限制，對微弱電流的測量范圍有限，且響應(yīng)時(shí)間慢。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，確有必要提供一種可以測量大動態(tài)范圍微弱電流的電流測量電路。
[0005]一種電流測量電路，包括積分電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、處理器單元以及開關(guān)控制電路，所述積分電路將待測的輸入電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所述電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述處理器單元用于控制該電流測量電路并根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)計(jì)算輸入的電流信號的值；所述積分電路包括一運(yùn)算放大器以及一反饋網(wǎng)絡(luò)，所述運(yùn)算放大器具有一反相輸入端、一正相輸入端以及一輸出端，所述反饋網(wǎng)絡(luò)一端接所述反相輸入端，另一端接所述輸出端，所述正相輸入端接地；所述反饋網(wǎng)絡(luò)包括第一反饋電路以及與該第一反饋電路并聯(lián)的第二反饋電路，所述第一反饋電路包括一反饋電阻以及與該反饋電阻串聯(lián)的第一開關(guān)；所述第二反饋電路包括一積分電容、第二開關(guān)、以及一第三開關(guān)，所述積分電容與所述第二開關(guān)串聯(lián)，所述積分電容與第二開關(guān)串聯(lián)后的電路與所述第三開關(guān)并聯(lián)，所述開關(guān)控制電路通過所述處理器單元控制來切換所述第一反饋電路以及第二反饋電路。
[0006]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型實(shí)施例通過在積分電路中將所述積分電容以及反饋電阻相結(jié)合的方式來對電流進(jìn)行測量，由于所述積分電容可對較微弱的電流進(jìn)行積分，通過測量積分電壓的變化率，即可計(jì)算出待測量電流信號值。利用反饋電阻可測量較大的微弱電流，從而實(shí)現(xiàn)了大動態(tài)范圍微弱電流的實(shí)時(shí)測量，本實(shí)用新型所述電流測量電路可實(shí)時(shí)測量IfA~I μ A的大動態(tài)范圍電流。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電流測量電路的原理框圖。
[0008]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電流測量電路的電路圖。
[0009]主要元件符號說明
【權(quán)利要求】
1.一種電流測量電路，包括積分電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、處理器單元以及開關(guān)控制電路，所述積分電路將待測的輸入電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所述電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述處理器單元用于控制該電流測量電路并根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)計(jì)算輸入的電流信號的值；其特征在于， 所述積分電路包括一運(yùn)算放大器以及一反饋網(wǎng)絡(luò)，所述運(yùn)算放大器具有一反相輸入端、一正相輸入端以及一輸出端，所述反饋網(wǎng)絡(luò)一端接所述反相輸入端，另一端接所述輸出端，所述正相輸入端接地；所述反饋網(wǎng)絡(luò)包括第一反饋電路以及與該第一反饋電路并聯(lián)的第二反饋電路，所述第一反饋電路包括一反饋電阻以及與該反饋電阻串聯(lián)的第一開關(guān)；所述第二反饋電路包括一積分電容、第二開關(guān)、以及一第三開關(guān)，所述積分電容與所述第二開關(guān)串聯(lián)，所述積分電容與第二開關(guān)串聯(lián)后的電路與所述第三開關(guān)并聯(lián)，所述開關(guān)控制電路通過所述處理器單元控制來切換所述第一反饋電路以及第二反饋電路。
2.如權(quán)利要求1所述的電流測量電路，其特征在于，所述反饋電阻的阻值為100ΚΩ至IOOM Ω。
3.如權(quán)利要求1所述的電流測量電路，其特征在于，所述積分電容的容值范圍為IpF至1000pF。
4.如權(quán)利要求1所述的電流測量電路，其特征在于，進(jìn)一步包括一用于檢測環(huán)境溫度的溫度傳感器電路，檢測到的所述環(huán)境溫度輸入到所述處理器單元對檢測到的電流信號值進(jìn)行校正。
5.如權(quán)利要求1所述的電流測量電路，其特征在于，進(jìn)一步包括一數(shù)字接口電路，該數(shù)字接口電路用于將檢測到的電流信號值傳輸?shù)揭浑娮釉O(shè)備。
6.如權(quán)利要求1所述的電流測量電路，其特征在于，進(jìn)一步包括一預(yù)積分電路，所述預(yù)積分電路用于在所述積分電容電荷瀉放的過程中對輸入的電流信號進(jìn)行積分，所述預(yù)積分電路包括一預(yù)積分電容、一傳輸電阻以及一第四開關(guān)，所述預(yù)積分電容一端接地，另一端與所述傳輸電阻的一端電連接，所述傳輸電阻與第四開關(guān)串聯(lián)，所述第四開關(guān)的一端接所述傳輸電阻，另一端接所述運(yùn)算放大器的反相輸入端。
7.如權(quán)利要求6所述的電流測量電路，其特征在于，所述預(yù)積分電容的容值范圍為IpF至 10nF。
【文檔編號】G01R19/00GK203414511SQ201320395289
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】宮輝, 李薦民, 邵貝貝 申請人:清華大學(xué)