一种微电流测量方法

摘要

本发明公开了一种微电流测量方法，微电流首先由前置放大阶段对信号进行调制放大，同时将微电流信号转化成微压信号；再通过二个阶段的放大，每个阶段由多级放大器，单片机控制多路选择开关依次闭合，多级放大信号分别送到饱和判别电路，由饱和判别电路做出判断，当输出信号首次超过运放工作的线性范围时，单片机给出选择放大级信号，级数倒退1级，并把该级信号送往下一阶段；然后由调制开关对放大后的电压信号分别进行采样保持，通过差分电路去除系统误差，最后输出与被测微电流成正比的电压信号。本发明方法运用开关调制、低通滤波、运放反馈、多级放大、差分、状态判别电路等构成整个测量系统，提高了测量系统的信噪比。

主权项

一种微电流测量方法，其特征在于，微电流首先由前置放大阶段对信号进行调制放大，同时将微电流信号转化成微压信号；再通过二个阶段的放大，每个阶段由多级放大器，单片机控制多路选择开关依次闭合，多级放大信号分别送到饱和判别电路，由饱和判别电路做出判断，当输出信号首次超过运放工作的线性范围时，单片机给出选择放大级信号，级数倒退1级，并把该级信号送往下一阶段；然后由调制开关对放大后的电压信号分别进行采样保持，通过差分电路去除系统误差，最后输出与被测微电流成正比的电压信号；构成的测量装置由开关调制前置放大电路、第1阶段放大电路、第2阶段放大电路、差分解调单元、状态判别电路、A/D转换电路和单片机电路组成；开关调制前置放大电路由二个调制开关K₁和K₂、运放A、反馈电阻R_f、平衡电阻R’组成，二个调制开关K₁和K₂受单片机控制轮流通断，对输入微电流I_S进行调制，滤掉杂质直流信号，经运放A放大得到与待测信号成比例关系的微压信号U₀送到第1阶段放大电路输入端；第1阶段放大电路由7级低道滤波器和放大器、调零装置、8路选择开关组成，开关调制前置放大电路输出的微压信号及7级放大后的信号V₂～V₈，由单片机控制8路选择开关依次闭合，8级信号V₁～V₈分别送到饱和判别单元1，由饱和判别电路做出判断，当输出信号首次超过运放工作的线性范围时，单片机给出选择放大级信号，级数倒退1级，并把该级信号送往第2阶段放大电路；每级放大电路前都设置低通滤波器，调零电路设置在7级放大电路的末级前；第2阶段放大电路由4级低道滤波器和放大器、4路选择开关组成，结构与第1阶段放大电路类似，第1阶段放大电路输出的电压信号经第2阶段4级放大后的信号K₁～K₄，由单片机控制4路选择开关依次闭合，4级信号K₁～K₄分别送到饱和判别单元2，由饱和判别电路做出判断，当输出信号首次超过运放工作的线性范围时，单片机给出选择放大级信号，级数倒退1级，并把该级信号送往差分解调电路；差分解调单元由2个采样保持器、差分解调电路、取绝对值电路组成，第2阶段放大电路输出的电压信号送到2个采样保持器，单片机给出时钟信号控制2个采样器保持分别闭合和断开，结果送差分解调电路；差分解调电路的输出送到取绝对值电路，最后输出给A/D转换电路；状态判别电路由饱和判别单元1和饱和判别单元2组成，第1阶段放大信号输出给1号饱和判别单元，判别电路做出判断结果送至单片机；第2阶段放大信号输出给2号饱和判别单元，判别电路做出判断结果送至单片机，A/D转换电路和单片机电路由16位A/D转换电路和单片机电路组成，A/D转换电路接受差分解调电路的输出信号，转换后的数字信号给单片机，单片机控制装置的运行。