5量程、1NA微電流-電壓轉(zhuǎn)換電路

電路的功能

這是一種以硅光二極管SPD為代表的前置放大器，可用作微電流傳感器的放大。用接點(diǎn)式繼電器進(jìn)行量程切換，可覆蓋1NS~10UA的范圍。繼電器的另一接點(diǎn)用來改變輸入偏流IS引起的失調(diào)，根據(jù)對應(yīng)量程切換偏置電阻。響應(yīng)頻率隨反饋電阻R1~R4而變，輸入為直流電流。

電路工作原理

電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的基本工作原理是反相放大器輸入端的電流流過反饋電阻，因此，OP放大器A1的輸出電壓為E0=-IIN.RF，所以，一旦確定輸入電流的范圍和轉(zhuǎn)換成的電壓，就可以確定反饋電阻，為了把10UA電流轉(zhuǎn)換成-1V電壓，R1應(yīng)為100K（R1=1/10*1000000）=100），電流為10NA，則必須為100M的電阻，因?yàn)榉€(wěn)定性好的高阻值電阻價格昂貴，所以在反饋環(huán)路中加了一個由R11和R12構(gòu)成的1/10分壓器，把電壓放大10倍，這樣R1=10M與RF=100M等效，不過漂移也被放大10倍，所以應(yīng)采用低漂移的OP放大器。

分壓電路的阻值只要比R1小得多，就不會產(chǎn)生誤差。例如，分壓電路的電阻為1K，兩者之比為1/100000，所以不會產(chǎn)生誤差。

OP放大器A1應(yīng)盡量選用輸入偏流小的產(chǎn)品，如用康價的BI-FET型，應(yīng)注意FO的溫度特性。由偏流引起的偏壓，同樣也加在同相輸入端，所以大部分可以消除。10、100NA檔其R為高阻值，均用10M，其可變電阻也都取M，如可調(diào)范圍不夠，可再串聯(lián)微調(diào)電阻加以解決。如果不進(jìn)行微調(diào)，在最小電流檔，可預(yù)先進(jìn)行失調(diào)調(diào)節(jié)，消除因輸入偏流產(chǎn)生的誤差。

為了減少噪聲影響，在滿足頻帶要求前題下，用電容C與R1~R4并聯(lián)，電容C可根據(jù)C=1/2πFO.R公式算出其容量。

組裝注意事項(xiàng)

在微電流電路中，同OP放大器的IB相比，如果泄漏較大時，在設(shè)計(jì)時應(yīng)進(jìn)行屏蔽處理，以防OP放大器的正負(fù)VCC或繼電器電源等與輸入電路耦合。

本電路輸入端的引線電容有時會引起振蕩，頻帶較窄時，可在IC1的2、6引線間加反饋電容。

如果信號源阻抗很高，即使在輸入端串聯(lián)一個數(shù)百歐姆的穩(wěn)定電阻，也不會增加誤差。