交流小電流高精度檢測(cè)模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種精確測(cè)量1mA~50mA交流電流，精度千分之一的模塊。該模塊包括電流采集單元，模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換單元，電源單元。在電流采集單元，通過雙極性低輸入偏置電流運(yùn)算放大器把需檢測(cè)的交流電流轉(zhuǎn)換成交流電壓。通過雙極性高分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，把采集的模擬電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量再輸出。電源單元使用精度為萬分之五的參考電源模塊給A/D提供基準(zhǔn)電壓。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明達(dá)到測(cè)量精度千分之一的要求，測(cè)量速度快。
【專利說明】交流小電流高精度檢測(cè)模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于交流小電流檢測(cè)領(lǐng)域，特別是一種用于精確測(cè)量ImA?50mA交流小電流的檢測(cè)模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在電流檢測(cè)領(lǐng)域中，現(xiàn)有的檢測(cè)儀器及檢測(cè)裝置一般多用于大電流的測(cè)量，如10A, 100A, 1000A等，并且多用電流互感器進(jìn)行電流的檢測(cè)。小電流測(cè)量在物理學(xué)，醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有很多應(yīng)用，需要把小電流放大后，以便于檢測(cè)，然而少數(shù)的可進(jìn)行小電流測(cè)量的儀表存在精度不高，瞬時(shí)響應(yīng)速度慢等缺點(diǎn)，但是，在一些特定場(chǎng)合，比如對(duì)于電源芯片性能檢測(cè)中，對(duì)于小交流電流的檢測(cè)，要求測(cè)量精度高，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，因此需要一種精度高，檢測(cè)穩(wěn)定的交流小電流檢測(cè)模塊。但是現(xiàn)有技術(shù)中尚無這種模塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問題在于提供一種檢測(cè)精度高，穩(wěn)定性好的交流小電流檢測(cè)模塊。
[0004]本發(fā)明解決其問題所采用的技術(shù)方案是:一種交流小電流高精度檢測(cè)模塊，包括放大器UIA、第一電阻Rl、第二電阻R2、A/D轉(zhuǎn)換模塊U2、LED燈D1、參考電源U3，放大器UIA的正相輸入接地，放大器UlA的反相輸入連接被測(cè)電流，放大器UlA的反相輸入同時(shí)連接第一電阻Rl的一端，第一電阻Rl的另一端與放大器UlA的輸出端相連,放大器UlA的輸出端同時(shí)與A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的REFIN腳與參考電源U3的Vout腳相連；A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的FRSTDATA腳與第二電阻R2的一端相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的SER腳與3.3V電源相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的RANGE腳與地相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的REF SELECT腳與地相連；第二電阻R2的另一端與LED燈Dl的負(fù)極相連，LED燈Dl的正極與3.3V電源相連；參考電源U3的Vout腳與放大器UlA的REFIN腳相連，參考電源U3的Vin接5V。
[0005]所述放大器UlA為雙電源供電,輸入偏置電流最大40pA。所述放大器UlA的型號(hào)優(yōu)選為AD8639。
[0006]第一電阻Rl的阻值為100歐姆,溫漂±5ppm/°C。
[0007]第二電阻R2的阻值為330歐姆。
[0008]A/D轉(zhuǎn)換模塊U2為雙極性的分辨率在16位以上的轉(zhuǎn)換芯片。A/D轉(zhuǎn)換模塊U2優(yōu)選的型號(hào)為AD7606-4 ；A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的SER腳與3.3V電源相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的8腳RANGE與地相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的REF SELECT腳與地相連。
[0009]所述參考電源U3的精度至少為萬分之八的精度。所述參考電源U3的優(yōu)選型號(hào)為REF5040。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:在一些設(shè)備系統(tǒng)中，微小的電流變化變會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的失靈，本模塊可在測(cè)電流發(fā)生微小變化，可以最快的最準(zhǔn)確的檢測(cè)出。檢測(cè)模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定，檢測(cè)精度高。[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的交流小電流高精度檢測(cè)模塊電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明的一種交流小電流高精度檢測(cè)模塊，包括放大器U1A、第一電阻R1、第二電阻R2、A/D轉(zhuǎn)換模塊U2、LED燈Dl、參考電源U3，放大器UlA的正相輸入接地，放大器UlA的反相輸入連接被測(cè)電流，放大器UlA的反相輸入同時(shí)連接第一電阻Rl的一端，第一電阻Rl的另一端與放大器UlA的輸出端相連,放大器UlA的輸出端同時(shí)與A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的REFIN腳與參考電源U3的Vout腳相連；A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的FRSTDATA腳與第二電阻R2的一端相連，第二電阻R2的另一端與LEDDl的負(fù)極相連，LEDDl的正極與3.3V電源相連；參考電源U3的Vout腳與放大器UlA的REFIN腳相連，參考電源U3 的 Vin 接 5V。
[0014]所述放大器UlA為雙電源供電，輸入偏置電流最大40pA。所述放大器UlA的型號(hào)為 AD8639。
[0015]第一電阻Rl的阻值為100歐姆，溫漂±5ppm/°C。第二電阻R2的阻值為330歐姆。
[0016]A/D轉(zhuǎn)換模塊U2為雙極性的分辨率在16位以上的轉(zhuǎn)換芯片。A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的型號(hào)為AD7606-4 ；A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的SER腳與3.3V電源相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的8腳RANGE與地相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的REF SELECT腳與地相連。
[0017]所述參考電源U3的精度至少為萬分之八的精度。所述參考電源U3的型號(hào)為REF5040。
[0018]下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述:
[0019]如圖所示，在本發(fā)明的檢測(cè)電路中，包括一個(gè)雙極性低輸入偏置電流運(yùn)算放大器U1A、一個(gè)雙極性高分辨率A/D轉(zhuǎn)換模塊U2、一個(gè)參考電源U3、第一電阻R1、第二電阻R2、LED 燈 Dl。
[0020]放大器UlA的正相輸入接地，放大器UlA的反相輸入連接被測(cè)電流，放大器UlA的反相輸入同時(shí)連接第一電阻Rl的一端，第一電阻Rl的另一端與放大器UlA的輸出端相連，放大器UlA的輸出端同時(shí)與A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的REFIN腳與參考電源U3的Vout腳相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的FRSTDATA腳與第二電阻R2的一端相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的SER腳與3.3V電源相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的RANGE腳與地相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊U2的REF SELECT腳與地相連。第二電阻R2的另一端與LED燈Dl的負(fù)極相連，LED燈Dl的正極與3.3V電源相連；參考電源U3的Vout腳與放大器UlA的REFIN腳相連，參考電源U3的Vin接5V。
[0021]該檢測(cè)模塊實(shí)際使用過程中，所使用的精密運(yùn)算放大器UlA的偏置電流控制在40pA左右，就使得可檢測(cè)的最小電流ImA的檢測(cè)誤差可以控制在千分之一以內(nèi)。選擇100歐姆，溫漂±5ppm/°C的反饋電阻R1。產(chǎn)生的輸出電壓:
[0022]Vo=- (Iin*R);[0023]被測(cè)電流范圍是ImA~50mA，因此Vo的范圍為0.1V~5V。
[0024]反饋電阻誤差計(jì)算，當(dāng)輸入電流為Iin時(shí)，溫度出現(xiàn)了 η攝氏度的變化，則電阻的變化為0.5*n*m Ω。誤差為:
【權(quán)利要求】
1.一種交流小電流高精度檢測(cè)模塊，其特征在于，包括放大器[U1A]、第一電阻[R1]、第二電阻[R2]、A/D轉(zhuǎn)換模塊[U2]、LED[D1]、參考電源[U3]，放大器[U1A]的正相輸入接地，放大器[U1A]的反相輸入連接被測(cè)電流，放大器[U1A]的反相輸入同時(shí)連接第一電阻[R1]的一端，第一電阻[R1]的另一端與放大器[U1A]的輸出端相連，放大器[U1A]的輸出端同時(shí)與A/D轉(zhuǎn)換模塊[U2]的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊[U2]的REFIN腳與參考電源[U3]的Vout腳相連；A/D轉(zhuǎn)換模塊[U2]的FRSTDATA腳與第二電阻[R2]的一端相連，第二電阻[R2]的另一端與LED[D1]的負(fù)極相連，LED[D1]的正極與3.3V電源相連；參考電源[U3]的Vout腳與放大器[U1A]的REFIN腳相連，參考電源[U3]的Vin接5V。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流小電流高精度檢測(cè)模塊，其特征在于，所述放大器[U1A]為雙電源供電，輸入偏置電流最大40pA。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流小電流高精度檢測(cè)模塊，其特征在于，所述放大器[U1A]的型號(hào)為AD8639。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流小電流高精度檢測(cè)模塊，其特征在于，第一電阻[R1]的阻值為100歐姆，溫漂±5ppm/°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流小電流高精度檢測(cè)模塊，其特征在于，第二電阻[R2]的阻值為330歐姆。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流小電流高精度檢測(cè)模塊，其特征在于，A/D轉(zhuǎn)換模塊[U2]為雙極性的分辨率在16位以上的轉(zhuǎn)換芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交流小電流高精度檢測(cè)模塊，其特征在于，A/D轉(zhuǎn)換模塊[U2]的型號(hào)為AD7606-4 ；A/D轉(zhuǎn)換模塊[U2]的SER腳與3.3V電源相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊[U2]的8腳RANGE與地相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊[U2]的REF SELECT腳與地相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流小電流高精度檢測(cè)模塊，其特征在于，所述參考電源[U3]的精度至少為萬分之八的精度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的交流小電流高精度檢測(cè)模塊，其特征在于，所述參考電源[U3]的型號(hào)為REF5040。
【文檔編號(hào)】G01R19/25GK103869149SQ201410105552
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】王超塵, 姜盛, 張勇, 邢佩毅, 張國(guó)宇, 鄒衛(wèi)軍 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)