一種皮安級(jí)電流檢測(cè)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電流檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種皮安級(jí)電流檢測(cè)器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電流檢測(cè)技術(shù)也在飛速發(fā)展中，從之前檢測(cè)到nA級(jí)別的電流到現(xiàn)在甚至能檢測(cè)fA級(jí)別的電流，人類已經(jīng)進(jìn)入了 fA電流時(shí)代，如何能夠穩(wěn)定精確的檢測(cè)PA級(jí)電流是電流檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)與關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種皮安級(jí)電流檢測(cè)器，能夠精確采樣皮安級(jí)電流。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種皮安級(jí)電流檢測(cè)器，包括低噪聲系統(tǒng)供電電路、電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)基準(zhǔn)源電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述低噪聲系統(tǒng)供電電路用于給所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)源電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供低噪聲供電電源；所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路用于將信號(hào)源電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；所述模數(shù)基準(zhǔn)源電路用于給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供基準(zhǔn)源；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于將電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給后級(jí)單片機(jī)處理。
[0005]所述低噪聲系統(tǒng)供電電路包括三塊德州儀器的TPS4901芯片和兩塊德州儀器的TPS3001芯片；所述三塊TPS4901芯片用于將輸入+15V電壓轉(zhuǎn)換成+8V電壓、+3.3V電壓和+2.5V電壓；所述兩塊TPS3001芯片用于將輸入-15V電壓轉(zhuǎn)換成-8V電壓和-2.5V電壓。
[0006]所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路包括運(yùn)算放大器；所述運(yùn)算放大器的反向輸入端接信號(hào)源電流信號(hào)，正向輸入端接地；所述運(yùn)算放大器的輸出端和反向輸入端之間還連接有一個(gè)玻璃管電阻。
[0007]所述運(yùn)算放大器的輸出端和反向輸入端均采用特氟龍材料進(jìn)行固定連接。
[0008]所述玻璃管電阻兩端還并聯(lián)有一個(gè)帶有玻璃管的電容。
[0009]所述運(yùn)算放大器為亞德諾半導(dǎo)體的AD549 ;所述玻璃管電阻的阻值為IG歐姆；所述電容的容值為5pF。
[0010]所述模數(shù)基準(zhǔn)源電路由亞德諾半導(dǎo)體的ADR4520芯片構(gòu)成，用于將輸入的3.3V電壓穩(wěn)定在2.048V電壓進(jìn)行輸出。
[0011]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由亞德諾半導(dǎo)體的AD7175-2芯片構(gòu)成。
[0012]有益效果
[0013]由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:本發(fā)明可以穩(wěn)定精確的檢測(cè)到PA級(jí)電流信號(hào)，比傳統(tǒng)檢測(cè)電流信號(hào)的方法更具精確性，同時(shí)電路規(guī)模更小，更加簡(jiǎn)單。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0015]圖2是本發(fā)明中低噪聲電源連接示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明中電流電壓轉(zhuǎn)換電路的示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0019]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種皮安級(jí)電流檢測(cè)器，如圖1所示，包括低噪聲系統(tǒng)供電電路、電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)基準(zhǔn)源電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述低噪聲系統(tǒng)供電電路用于給所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)源電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供低噪聲供電電源；所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路用于將信號(hào)源電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；所述模數(shù)基準(zhǔn)源電路用于給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供基準(zhǔn)源；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于將電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給后級(jí)單片機(jī)處理。
[0020]如圖2所示，所述低噪聲系統(tǒng)供電電路包括三塊德州儀器的TPS4901芯片和兩塊德州儀器的TPS3001芯片；所述三塊TPS4901芯片用于將輸入+15V電壓轉(zhuǎn)換成+8V電壓、+3.3V電壓和+2.5V電壓；所述兩塊TPS3001芯片用于將輸入-15V電壓轉(zhuǎn)換成-8V電壓和-2.5V電壓，為系統(tǒng)提供所需電源。此電源為低噪聲電源，特征噪聲小于20uV，使得整個(gè)精密系統(tǒng)由電源供電產(chǎn)生的噪聲達(dá)到最小，換言之，供電電源的紋波小于20uV，使得系統(tǒng)的輸出不會(huì)因?yàn)榇思y波而產(chǎn)生波動(dòng)。
[0021]如圖3所示，電流-電壓轉(zhuǎn)換電路用于將信號(hào)源電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)以便模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采集。此電路搭建成I_V(電流-電壓)轉(zhuǎn)換電路，包括運(yùn)算放大器；所述運(yùn)算放大器的反向輸入端接信號(hào)源電流信號(hào)，正向輸入端接地；所述運(yùn)算放大器的輸出端和反向輸入端之間還連接有一個(gè)放大電阻。其中，運(yùn)算放大器采用亞德諾半導(dǎo)體的AD549，此運(yùn)放具有低失調(diào)電壓(500uV)，超低偏置電流(40fA)，放大電阻采用IG的玻璃管電阻進(jìn)行放大，這種帶有玻璃管的電阻漏電流很小，溫度穩(wěn)定性很高。為了加快反應(yīng)時(shí)間與增加帶寬，可以在放大電阻兩端并聯(lián)一個(gè)5pF的帶有玻璃管的電容。AD549的反向輸入端與輸出端不直接連接在PCB板上，而是采用絕緣系數(shù)很好的特氟龍材料進(jìn)行固定連接，此舉也是為了減少漏電流。
[0022]如圖4所示，模數(shù)基準(zhǔn)源電路用于給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供基準(zhǔn)源。此基準(zhǔn)源電路主要是給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供一個(gè)高精度，高穩(wěn)定性的的參考電壓信號(hào)。此基準(zhǔn)電源芯片采用亞德諾半導(dǎo)體的ADR4520，將輸入3.3V穩(wěn)定在2.048V，為模數(shù)采樣電路提供基準(zhǔn)源。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于將電流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給后級(jí)單片機(jī)處理。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用亞德諾半導(dǎo)體的AD7175-2，是24位的ADC芯片，具有在采樣頻率為600hz時(shí)也有20位分辨率的特點(diǎn)，可以滿足系統(tǒng)精度的需求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種皮安級(jí)電流檢測(cè)器，包括低噪聲系統(tǒng)供電電路、電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)基準(zhǔn)源電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述低噪聲系統(tǒng)供電電路用于給所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)源電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供低噪聲供電電源；所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路用于將信號(hào)源電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；所述模數(shù)基準(zhǔn)源電路用于給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供基準(zhǔn)源；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于將電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給后級(jí)單片機(jī)處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮安級(jí)電流檢測(cè)器，其特征在于，所述低噪聲系統(tǒng)供電電路包括三塊德州儀器的TPS4901芯片和兩塊德州儀器的TPS3001芯片；所述三塊TPS4901芯片用于將輸入+15V電壓轉(zhuǎn)換成+8V電壓、+3.3V電壓和+2.5V電壓；所述兩塊TPS3001芯片用于將輸入-15V電壓轉(zhuǎn)換成-8V電壓和-2.5V電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮安級(jí)電流檢測(cè)器，其特征在于，所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路包括運(yùn)算放大器；所述運(yùn)算放大器的反向輸入端接信號(hào)源電流信號(hào)，正向輸入端接地；所述運(yùn)算放大器的輸出端和反向輸入端之間還連接有一個(gè)玻璃管電阻。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的皮安級(jí)電流檢測(cè)器，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的輸出端和反向輸入端均采用特氟龍材料進(jìn)行固定連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的皮安級(jí)電流檢測(cè)器，其特征在于，所述玻璃管電阻兩端還并聯(lián)有一個(gè)帶有玻璃管的電容。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的皮安級(jí)電流檢測(cè)器，其特征在于，所述運(yùn)算放大器為亞德諾半導(dǎo)體的AD549 ;所述玻璃管電阻的阻值為IG歐姆；所述電容的容值為5pF。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮安級(jí)電流檢測(cè)器，其特征在于，所述模數(shù)基準(zhǔn)源電路由亞德諾半導(dǎo)體的ADR4520芯片構(gòu)成，用于將輸入的3.3V電壓穩(wěn)定在2.048V電壓進(jìn)行輸出。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮安級(jí)電流檢測(cè)器，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由亞德諾半導(dǎo)體的AD7175-2芯片構(gòu)成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種皮安級(jí)電流檢測(cè)器，包括低噪聲系統(tǒng)供電電路、電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)基準(zhǔn)源電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述低噪聲系統(tǒng)供電電路用于給所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)源電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供低噪聲供電電源；所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路用于將信號(hào)源電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；所述模數(shù)基準(zhǔn)源電路用于給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供基準(zhǔn)源；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于將電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給后級(jí)單片機(jī)處理。本發(fā)明能夠精確采樣皮安級(jí)電流。
【IPC分類】G01R19/25
【公開(kāi)號(hào)】CN105137162
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510451837
【發(fā)明人】趙鵬, 孫培德
【申請(qǐng)人】東華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年7月28日