[其他]微電流計(jì)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86103773
• 申請日: 1986-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN86103773A
• 公開（公告）日: 1988-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐先;張翼騰
• 申請（專利權(quán)）人: 福建省龍溪無線電廠
• 主分類號(hào): G01R19/00
• 分類號(hào): G01R19/00
• 代理公司: 廈門大學(xué)專利代理事務(wù)所
• 代理人: 馬應(yīng)森

本發(fā)明屬于電流測量裝置。

微電流計(jì)用于放大測量微弱電流，其主要部分為微電流放大器。已有的微電流放大器多采用MOSFET管，其主要的缺點(diǎn)是在微電流計(jì)工作的頻域（f≤10Hz）內(nèi)，等效噪聲電阻較大，噪聲指標(biāo)差，抗沖擊能力差。例如美國DEV公司1983年生產(chǎn)的BECKETT型空氣離子及遷移率測定儀所用微電流計(jì)的分辨率為10^-14A。

本發(fā)明的任務(wù)是提供一種噪聲低、靈敏度高、功耗低的微電流計(jì)，微電流計(jì)由微電流放大器、濾波器、顯示器、電源和量程轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。微電流放大器包括輸入級和后隨運(yùn)放。輸入級采用差分式源極跟隨器電路，選用高阻結(jié)型場效應(yīng)對管（JFET管）IC₁與源極電阻R₁、R₂組成一個(gè)差分式源極跟隨器，具有較高的輸入電阻。用另外兩個(gè)場效應(yīng)管BG₁、BG₂分別作為它的上、下恒流源，高速下恒流源電流的大小，使流過IC₁兩管的漏極電流I_D值近似相等。因?yàn)闁艍弘妷篤_GS是I_D的函數(shù)，所以調(diào)整下恒流源電流的大小同時(shí)也調(diào)整了IC₁兩管的V_GS大小。流過上、下恒流源BG₁、BG₂的電流基本相等，當(dāng)下恒流源確定之后，上恒流源也就隨之確定了，與此對應(yīng)的BG₁管的V_GS值也就基本不變。IC₁的柵漏電壓V_DS是BG₁管V_GS的一部分，調(diào)整BG₁管柵源回路的電阻阻值，即可改變電阻上的壓降，從而達(dá)到調(diào)整IC₁的V_DS的目的，后隨功放IC₂采用一級低功耗運(yùn)算放大器。

為了實(shí)現(xiàn)良好的溫度補(bǔ)償，必須對輸入偏流加以補(bǔ)償。尤其在靈敏度較高的情況下，輸入級的柵極電流I_G將對測試造成很大影響。由于柵流是溫度的函數(shù)，為了補(bǔ)償由于溫度變化所引起的漂移，可在微電流放大器輸入“+”端（即同相端）加上補(bǔ)償電阻，其阻值等于反饋電阻R_F。顯而易見，只要選用輸入JFET對管兩側(cè)柵耗相等，就能減弱輸入偏流對輸出電壓的影響，實(shí)現(xiàn)良好的溫度補(bǔ)償。

微電流放大器采用反饋電阻擴(kuò)展法，即微電流放大器的反饋環(huán)路在靈敏度高的兩檔采用了“T型反饋電阻擴(kuò)展”，其等效電路如附圖2。當(dāng)R₁₁、R₁₂《R_F，開環(huán)增益A》1時(shí)，可以很容易推出其輸出電壓u。與輸入電源I_S有如下關(guān)系：

u_o＝ (（R_F+R₁₂)+R₁₂·R_F)/(R₁₁+(1+A)R₁₂) ·AI_S

= -(1+ (R₁₁)/(R₁₂) )R_F·I_S(1)

即等效反饋電阻為：

R_F′=(1+ (R₁₁)/(R₁₂) )R_F(2)

顯然，擴(kuò)展了（1+ (R₁₁)/(R₁₂) ）倍。若令（1+ (R₁₁)/(R₁₂) ）＝10，則可以在不影響靈敏度的前提下，使電路實(shí)際的電阻R_F縮小10倍。由于高阻阻值越高，其高穩(wěn)定性越難保證，對電路中絕緣材料和量程轉(zhuǎn)換開關(guān)的要求也越高，因此，縮小高阻阻值正好克服了上述缺點(diǎn)，因而提高了整機(jī)的精確度和穩(wěn)定性。

本發(fā)明還在微電流放大器中采用了“輸入電纜懸置法”。在微電流放大器的使用過程中，其輸入端到信號(hào)源或被測信號(hào)之間必須用屏蔽電纜連結(jié)，傳統(tǒng)的做法是把電纜的屏蔽層接地，但是，它將引入“電纜噪聲”，使輸出噪聲增高。為了克服“電纜噪聲”，本發(fā)明不把電纜的屏蔽層接地，而是直接接到微電流放大器的輸出端u₀，信號(hào)源或被測信號(hào)的地線與微電流放大器的地線用一條導(dǎo)線連接。這樣，就把輸入電纜的分布電容引入到反饋環(huán)中，作了“歸環(huán)”處理，從而大大降低了輸出噪聲。