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Welcome to my blog!
| 微电流测量 |
| 问题：微电流测量 |
发布时间：2005-08-12 |
作者： hundun |
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各位大虾：我现在需要一个测量uA级电流的电路，哪位做过的或则有参考电路的，看在党国的份上，拉兄弟一把。 |
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| 回复：微安级不能算微电流测量范围 |
发布时间：2005-09-27 |
作者： Luo Xin |
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这个问题讨论了很长时间了, 最初的提问者说要测量 uA 级电流, 所以没有介意. 终于有人说微安级不能算微电流, 而且有些网友其实对真正意义上的微电流测量是有兴趣的.
首先应该界定微电流测量的频率范围, 一般所说的微电流测量首先指直流. 有两个原因: 一是高频甚至音频微弱信号不用直接测量微电流的方法解决. 譬如网友 laoshuji 提出的问题是测量 8欧姆线圈中的电流, 这种内阻很低的信号源更像是一个电压源, 其输出电流完全取决于负载阻抗, 为什么要测微电流? 除非你的负载电阻远低于 8欧姆, 莫非就是这种情况? 其实他的问题更像是一个 MM 动磁式或 MC 动圈式电唱机拾音器或麦克风的应用. 顶多是要求把低频响应延伸到 0, 那就用直流耦合的音频放大器解决. 这方面有许多极好的用于音频测量的方案可用, 如果一定要用电流表示, 换算一下就行了. 其他高频信号也有类似的低内阻信号源情况, 或可以转变成电压源来解决. 第二个问题是微电流测量的输入阻抗要远低于信号源内阻和负载电阻, 同时测量电路的输入电流要远小于测量电流, 否则影响测量的结果. 这样的电路也不容易做到寛带, 一般就是从直流到几千赫的音频.
几十年来微电流测量的电路基本上就是一种, 就是一个差分输入单相对地输出的直流耦合运算放大器, 一个反馈电阻即测量电阻 Rf 连接放大器的反相输入端到输出端, 运放的正相输入端接地或失调调整电位器, 运放的反相输入端同时接信号电流输入, 而输出端输出电压 Vo = - Iin x Rf, 从而实现电流到电压的转换. 虽然这是一个很普通的电流电压变换电路, 但用于微电流测量时, 其反馈电阻的阻值会很大. 如果你要把 1nA 变换成 1V, Rf = 1G ohm. 这时 1pA 输出 1mV. 1Gohm 以上的电阻要用真空封装, 玻璃管表面要做防漏电绝缘处理, 安装的支架要用氟塑料. 另一个问题是放大器的输入电流必须远小于测量电流, 即使是只考虑引脚漏电就不可能用一单片集成电路. 输入放大用 MOSFET 偏置电流大约是 nA 级, 仔细的选型和测试筛选是必要的. 再高的要求要用特殊设计的电子管, 因为其体积大且工作在真空中, 能做到较高的绝缘. 但很少有人用到这些了.
在反馈回路中和放大器的补偿端加电阻电容移相网路可以改善频率特性和防止振荡. 放大器的输入阻抗很低约为 Ri/k+1, k 为开环增益. 低噪声当然也是重要的, 而稳定性, 长时间漂移等问题更不可忽视. |
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| 回复：求助! |
发布时间：2005-10-19 |
作者： bhal |
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小弟要放大一个pA级的光生直流电流,要求分三级放大,每级放大一千倍.请教各位大哥,有什么适合的芯片,以及电路设计中噪声的控制问题.谢谢!!! |
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| 回复：也是求助 |
发布时间：2005-10-25 |
作者： 继纯刘 |
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小弟也在做这方面的工作,有些问题请教各位:
用OPA128,反馈电阻为200M左右,感兴趣的信号频率大概在2K左右.现在出现的问题是有1K左右的低频噪声(p-p值20mv)出现,屏蔽的已经很好了,到底是哪里来的?是热噪声吗?请知道的前辈们教教我.谢谢
另外,TZL提到的"3，传感器级和放大第一级用电抗网络作匹配。因为电抗网络理论上无热噪声。千万不要为了简单就用偏置电路的RC电路将就用。因为R是有热噪声的。"是什么意思,能提供一个电路和参数吗? |
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| 回复：光源屏蔽了没有? |
发布时间：2005-10-26 |
作者： Luo Xin |
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请问光源屏蔽了没有, 进光的窗口应加导电镀膜, 并把镀膜接地. 另外检查电源有没有引进干扰, 放大器有无振荡. 如果能看出频率就是干扰或振荡, 热噪声是宽带无序的, 看不出重复波形. |
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| 回复：继续 |
发布时间：2005-10-26 |
作者： drwen |
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小弟目前也打算开始做这方面工作，希望大家能把讨论继续下去，能从中学到宝贵知识、经验。 |
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| 回复：低噪声是关键 |
发布时间：2005-08-13 |
作者： tzl |
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低噪声设计是关键，第一级采用低噪场效管分离元件。工作点要选得适当。之后便没有什么问题了。 |
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| 回复：uA级测量电路。 |
发布时间：2005-08-13 |
作者： jing |
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该电路有什么要求？例如工作电压是多少？要多少精度？测量的范围是多少？等等。明确后你可以Email（ldz84@126.com）给我也许可以给一些帮助。 |
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| 回复：Take a look at ztx1009. |
发布时间：2005-08-15 |
作者： forestmanor |
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The current sense is 0.1uA, and pretty cheap. |
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| 回复：哪个党国？ |
发布时间：2005-08-17 |
作者： qisnow |
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不懂 |
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| 回复：MAX4004 |
发布时间：2005-08-18 |
作者： jack |
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看看，到nA级 |
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| 回复：怎麼楊 |
发布时间：2005-08-19 |
作者： 阿 |
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怎麼楊了// |
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| 回复：zxct1008,zxct1009 |
发布时间：2005-08-23 |
作者： tiantian |
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zxct1008,zxct1009。祥情登录www.zetex.com
有甚么问题，请与我联系frank@wtel.com.hk
021-62763900 |
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| 回复：各位大侠 |
发布时间：2005-11-02 |
作者： debine |
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我的信号是跨数量级的动态增强和衰减过程,即由:10↑-11,到10↑-10 ↑,再到10↑-9,再到10↑-8↑,再到10↑-7↑,再到10↑-6↑,再到10↑-5,因为我的传感器的电阻是随着环境变化呈巨量变化的,我该怎么办.希望有高手能帮我OEM一下这个项目.报酬面议!
QQ:11014778 |
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| 回复：抛砖引玉--全球当前的微电流测量极限 |
发布时间：2005-09-23 |
作者： Wei |
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正如tzl先生所言：“好像uA级的电流还算不上好微”。毕竟才-6次方量级。据在下了解，全球当前的微电流测量（直流，商业水平）极限，达到-17次方量级。这一极限由KEITHLEY创建并保持约有30年了。AGILENT达到-15次方商业量级。国内达到-15次方的商业水平也有好多年了。近年是否有新的商业和实验室进展，希望了解的人士不吝赐教啊。 |
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| 回复：Wei先生的意见正确 |
发布时间：2005-09-21 |
作者： tzl |
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Wei说得对，其实微电流（或者微电压）放大器，实际设计和制作是需要考虑许多因素的。正因为如此，往往一些原则性的东西就太笼统了，解决不了实际问题。频带宽度，电源供给条件，微电流源的来源（尤其是内阻状态），源的信号性质（模拟或数字）等等都需要考虑。
事实上，微电流放大器和微电压（电位）设计就有很大的区别。
另外，工艺上，供电电源本身干扰信号是否湮没了你的真正信号，这也是一个容易忽视点。印制板也不能小视，即使在极低频，电源在印制板的加载点也是十分重要的。由于你的信号极低，有可能通过电源内阻的耦合就不能忽视。
经验丰富的实际工作者与初学者在实际工作中常常会在许多细节上产生差别－也许就是成败之差。
当然，首先是设计，如果你的设计本身就不过关，工艺再好也不行。
如今计算条件好了，其实许多问题都可以在设计关检查出来。
spice或psipice中的噪声分析是一个有力的设计工具，只要你思路正确，可以在设计阶段检查出你的设计是否已经到位。
同样，印制板的信号完整性分析也可以早期发现你是印制板是否布局恰当。
最后，好像uA级的电流还算不上好微。不应该有好大的难度才对，这也许是个人管见。 |
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| 回复：关于微电流测量 |
发布时间：2005-09-21 |
作者： Wei |
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大家好！这里有一个问题是：带宽如何？上限频率是多少？往往是上限频率决定了测量灵敏度（测流电阻Rf和与其并联的分布电容Cf构成时间常数）。上限频率不高，问题就简单了。采用1M欧姆电阻，即可将1uA信号电流转化为1V电压。1nA转化为1mV。设：Cf=20pF，时间常数为20uS。跨阻放大器的上限工作频率约为15KHz。电阻的均方根噪声电压Et=√4kTR⊿f=15.5uV(4kT=1.61e-20@290k,R=1e6,⊿f=15e3),在这里比LSB低约两个量级，可忽略。如果是5V单电源供电，可采用AD8601或LMC6081。采用分离前级，可能会取得较好的低噪声性能，但制作复杂。尤其是低压单电源供电情况。输入通常采用配对前级低噪声与低输入对管或单管不易兼得。最好请tzl老兄推荐两款器件型号。工作电源建议采用纹波低于0.5mVp-p的线性电源。现场没有任何电场防护的工频干扰，通常在10nA量级甚至更高。应注意对与运放反向输入端的所有相关部位进行屏蔽保护。供参考。 |
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| 回复：我也需要 |
发布时间：2005-09-16 |
作者： pirate |
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我公司也在搞着方面 的 设计
有好的解决方案 发各给我 好吗？
谢谢先
我的邮箱：ddhx2008@163.com |
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| 回复：检查一下你的试验环境 |
发布时间：2005-09-16 |
作者： tzl |
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千万别忽略了你的实验环境，是否环境的电气噪音过大。有些公司很不在意他们的试验环境的，切切！！！ |
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| 回复：谢谢TZL |
发布时间：2005-09-16 |
作者： laoshuji |
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TZL给了很好的建议。呵呵，可惜小弟无能，还是没有做出来：).这两天忙没空上来，不好意思了。希望大家再帮帮在下，把这个问题深入下去。
jovisheng@sina.com |
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| 回复：微电流电路设计的原则性建议 |
发布时间：2005-09-09 |
作者： tzl |
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1，供电电压和电流都要尽量的低。
2，放大器的第一级最重要，尽量用分离元件（就这么一只），最好是用为低噪声设计用的场效应管。要注意场管中还要挑低噪声类型的管子，要看它的噪声系数值或者噪声图（像等高线样），这样才能选择最佳工作点。
3，传感器级和放大第一级用电抗网络作匹配。因为电抗网络理论上无热噪声。千万不要为了简单就用偏置电路的RC电路将就用。因为R是有热噪声的。
4，最容易被忽略的是电阻元件和电容元件由于元件本身的质量因素，可能有些厂家的噪声就很大。这点往往还查不出来。
5，匹配网络的电感线圈选用无氧铜导线最佳。
总之，极低噪声放大器要特别注意设计技术措施和工艺实现措施。
正因为这样，许多要求极高的前端还要用超导器件，这不是故弄玄虚哦！！切切注意。 |
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| 回复：我也碰到这个问题 |
发布时间：2005-09-09 |
作者： laoshuji |
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要做一个微电流传感器，测量范围是-1uA--+1uA.分辨率要0.001uA。系统5V供电。例如，可以测一个8欧姆线圈内有磁棒运动是产生的感生电流。大虾们有什么好方法啊！！
楼主提的问题该具体点，比如,1uA的电流测光电管的就很简单了，用跨阻放大就可以了。
tzl老兄给提点建议啊。 | |
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Post by jearome 发表于 2005-12-29 14:14:00
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| Re:微电流测量 |
 各位好，本人正在做一个光信号检测电路，也碰到类似问题，硅光电池检测光电流范围0~2uA, 现在运放输出中有100Hz,50mv的干扰，用的运放是lf356,电路为电流放大模式，即反相接反馈电阻至输出端，信号线都是屏蔽线，不用屏蔽线，干扰信号更大。反馈电阻300k.请问干扰从何而来，有什么办法解决吗，有没有成熟的实用的电路，希望大家都来讨论讨论， |
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Post by 飞(游客)发表评论于2006-3-21 11:36:00
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