一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶寬的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及信號(hào)放大技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶 寬的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 微弱電流信號(hào)是指nA、pA和亞pA級(jí)電流信號(hào)，在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活中廣泛存在。 檢測(cè)微弱電流信號(hào)廣泛應(yīng)用于掃描隧道電鏡、電化學(xué)伏安分析、化學(xué)分析儀器檢測(cè)、光電檢 測(cè)和同步粒子回旋加速檢測(cè)等場(chǎng)合中。然而，在微弱電流信號(hào)放大的過(guò)程中，放大電路的增 益和帶寬是相互矛盾的關(guān)系，以單極點(diǎn)跨阻放大為例，反饋電阻越大，則電路增益越大，但 帶寬就會(huì)降低；當(dāng)放大倍數(shù)超過(guò)109時(shí)，電路的帶寬會(huì)降低到幾赫茲甚至到毫赫茲，這對(duì)于 檢測(cè)瞬時(shí)電流十分不利。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶寬的裝置，在不 改變?cè)娐穾挼那疤嵯?，通過(guò)增加微分電路來(lái)提高電路的帶寬，該電路成本低，穩(wěn)定性 好，可應(yīng)用于高增益、高帶寬的微弱電流信號(hào)檢測(cè)場(chǎng)合。
[0004] 一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶寬的裝置，包括積分模塊、微分模塊和低通濾 波模塊；所述積分模塊的輸入端連接待檢測(cè)電流信號(hào)，積分模塊的輸出端連接到微分模塊 的輸入端；所述微分模塊的輸出連接到低通濾波模塊的輸入端。
[0005] 較佳的，所述積分電路采用的芯片型號(hào)為IVC102,所述微分模塊采用的芯片為型 號(hào)為OPA627,所述低通濾波模塊采用的芯片型號(hào)為MAX296 ;
[0006] 針對(duì)芯片IVC102,引腳3連接待檢測(cè)電流信號(hào)，引腳10為輸出端，引腳3和引腳 10之間連接有反饋電容C1和反饋電阻R1 ;引腳14連接正12V電源，引腳9連接負(fù)12V電 源，引腳1連接電源地；引腳1、引腳7和引腳8接地；
[0007] 針對(duì)芯片OPA62,引腳2連接并聯(lián)的電阻R2和電容C2后接芯片IVC102的引腳10 ; 輸出端引腳6和反相輸入端引腳2之間連接有反饋電阻R3,同相輸入端引腳3連接電源地， 引腳7連接正12V電源，引腳4連接負(fù)12V電源；
[0008] 針對(duì)濾波芯片MAX296,輸入端引腳8連接芯片OPA62的輸出端引腳6,引腳1連接 電容C3,電容C3的另一端連接至電源地；引腳6連接電源地，引腳3和引腳4短路連接，引 腳7連接電源+5V，引腳2連接電源-5V ;引腳5為信號(hào)輸出端。
[0009] 芯片IVC102的引腳14和電源地之間連接兩個(gè)并聯(lián)去耦電容C4和電容C5,容值分 別為10uF和0? luF。
[0010]芯片IVC102的引腳9和電源地之間連接兩個(gè)并聯(lián)去耦電容C6和電容C7,容值分 別為10uF和0? luF。
[0011] 芯片0PA62的引腳7和電源地之間并聯(lián)電容C8和電容C9,引腳4和電源地之間并 聯(lián)電容C10和電容C11，容值分別為10uF和0.luF。
[0012] 芯片MAX296的引腳7和電源地之間并聯(lián)電容Cl2和電容Cl3,容值分別為lOuF和 0. luF〇
[0013] 芯片MAX296的引腳2和電源地之間并聯(lián)電容C14和電容C15,容值分別為10uF和 0. luF〇
[0014] 本實(shí)用新型具有如下有益效果：
[0015] (1)本實(shí)用新型的積分模塊通過(guò)電容積分的形式將微弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信 號(hào)，微分模塊對(duì)積分模塊輸出信號(hào)進(jìn)行微分，提高整個(gè)裝置的帶寬，低通濾波模塊用于濾除 微分模塊輸出信號(hào)中的高頻噪聲，提高信號(hào)的品質(zhì)。
[0016] (2)本實(shí)用新型通過(guò)在積分模塊后接微分模塊，使得經(jīng)過(guò)積分模塊和微分模塊依 次處理的輸入信號(hào)的增益與頻率無(wú)關(guān)，因此，可有效提高整個(gè)電路的帶寬。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 圖2是本實(shí)用新型的積分電路模塊原理圖。
[0019] 圖3是本實(shí)用新型的微分電路模塊原理圖。
[0020] 圖4是本實(shí)用新型的濾波電路原理圖。
[0021] 圖5是本實(shí)用新型的整體電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0023] 本實(shí)用新型的一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶寬的裝置，包括積分模塊、微分 模塊和低通濾波模塊；積分模塊的輸入端連接待檢測(cè)電流信號(hào)，積分模塊的輸出端連接到 微分模塊的輸入端；微分模塊的輸出連接到低通濾波模塊的輸入端。
[0024] 積分模塊通過(guò)電容積分的形式將微弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，微分模塊對(duì)積分 模塊輸出信號(hào)進(jìn)行微分，提高整個(gè)裝置的帶寬，低通濾波模塊用于濾除微分模塊輸出信號(hào) 中的尚頻噪聲，提尚彳目號(hào)的品質(zhì)。
[0025] 微弱電流信號(hào)積分電路采用的芯片為IVC102,結(jié)合附圖2說(shuō)明如下：待檢測(cè)電流 信號(hào)經(jīng)過(guò)BNC接頭P1連接至IVC102的引腳3,引腳10為輸出端，引腳3和引腳10之間連 接有反饋電容C1和反饋電阻R1，反饋電容C1可以采用IVC102內(nèi)部集成的電容也可以根據(jù) 實(shí)際需求選擇；引腳14連接正12V，引腳9連接負(fù)12V，引腳1連接電源地；引腳14和電源 地之間連接兩個(gè)并聯(lián)去耦電容C4和電容C5,容值分別為10uF和0. luF ;引腳9和電源地之 間也連接有兩個(gè)并聯(lián)去耦電容C6和C7,容值分別為10uF和0. luF。引腳12為復(fù)位引腳， 用于復(fù)位輸出信號(hào)，消除零點(diǎn)漂移，低電平有效。
[0026] 微分模塊采用的芯片為高帶寬低噪聲芯片0PA62。結(jié)合附圖3做說(shuō)明如下：積分模 塊輸出端連接到微分模塊的輸入端。微分模塊輸入端連接有并聯(lián)的電阻R2和電容C2,電阻 R2和電容C2另一端連接到0PA62的反相輸入端引腳2,輸出端引腳6和反相輸入端引腳2 連接有反饋電阻R3,同相輸入端引腳3連接電源地，引腳7連接正12V，引腳4連接負(fù)12V ; 引腳7和電源地之間并聯(lián)有去耦電容C8和C9,引腳4和電源地之間并聯(lián)有去耦電容C10和 電容C11。
[0027] 結(jié)合上述的積分模塊和微分模塊，對(duì)電路的工作原理進(jìn)行推導(dǎo)如下：假設(shè)輸入信 號(hào)為I (s)，積分模塊的輸出端信號(hào)為Uoutl，微分模塊的輸入端為Uinl，OPA62的反相輸入 引腳2電壓為U2,輸出端為Uout2,那么根據(jù)運(yùn)算放大器的知識(shí)可以得到：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶寬的裝置，其特征在于，包括積分模塊、微分模塊 和低通濾波模塊；所述積分模塊的輸入端連接待檢測(cè)電流信號(hào)，積分模塊的輸出端連接到 微分模塊的輸入端；所述微分模塊的輸出連接到低通濾波模塊的輸入端。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶寬的裝置，其特征在于，所 述積分電路采用的芯片型號(hào)為IVC102,所述微分模塊采用的芯片為型號(hào)為0PA627,所述低 通濾波模塊采用的芯片型號(hào)為MAX296 ; 針對(duì)芯片IVC102,引腳3連接待檢測(cè)電流信號(hào)，引腳10為輸出端，引腳3和引腳10之 間連接有反饋電容Cl和反饋電阻Rl ;引腳14連接正12V電源，引腳9連接負(fù)12V電源，弓丨 腳1連接電源地；引腳1、引腳7和引腳8接地； 針對(duì)芯片OPA62,引腳2連接并聯(lián)的電阻R2和電容C2后接芯片IVC102的引腳10 ;輸 出端引腳6和反相輸入端引腳2之間連接有反饋電阻R3,同相輸入端引腳3連接電源地，弓丨 腳7連接正12V電源，引腳4連接負(fù)12V電源； 針對(duì)濾波芯片MAX296,輸入端引腳8連接芯片OPA62的輸出端引腳6,引腳1連接電容 C3,電容C3的另一端連接至電源地；引腳6連接電源地，引腳3和引腳4短路連接，引腳7 連接電源+5V，引腳2連接電源-5V ;引腳5為信號(hào)輸出端。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶寬的裝置，其特征在于，芯 片IVC102的引腳14和電源地之間連接兩個(gè)并聯(lián)去耦電容C4和電容C5,容值分別為IOuF 和 0· IuF0
4. 如權(quán)利要求2所述的一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶寬的裝置，其特征在于，芯 片IVC102的引腳9和電源地之間連接兩個(gè)并聯(lián)去耦電容C6和電容C7,容值分別為IOuF和 0. IuF0
5. 如權(quán)利要求2所述的一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶寬的裝置，其特征在于，芯 片0PA62的引腳7和電源地之間并聯(lián)電容C8和電容C9,引腳4和電源地之間并聯(lián)電容ClO 和電容Cll，容值分別為IOuF和0. luF。
6. 如權(quán)利要求2所述的一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶寬的裝置，其特征在于，芯 片MAX296的引腳7和電源地之間并聯(lián)電容C12和電容C13,容值分別為IOuF和0. luF。
7. 如權(quán)利要求2所述的一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶寬的裝置，其特征在于，芯 片MAX296的引腳2和電源地之間并聯(lián)電容C14和電容C15,容值分別為IOuF和0. luF。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種提高微弱電流信號(hào)放大電路帶寬的裝置，包括積分模塊、微分模塊和低通濾波模塊；所述積分模塊的輸入端連接待檢測(cè)電流信號(hào)，積分模塊的輸出端連接到微分模塊的輸入端；所述微分模塊的輸出連接到低通濾波模塊的輸入端；積分模塊通過(guò)電容積分的形式將微弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，微分模塊對(duì)積分模塊輸出信號(hào)進(jìn)行微分，提高整個(gè)裝置的帶寬，低通濾波模塊用于濾除微分模塊輸出信號(hào)中的高頻噪聲，提高信號(hào)的品質(zhì)，通過(guò)在積分模塊后接微分模塊，使得經(jīng)過(guò)積分模塊和微分模塊依次處理的輸入信號(hào)的增益與頻率無(wú)關(guān)，因此，可有效提高整個(gè)電路的帶寬。
【IPC分類】H03F1-42
【公開(kāi)號(hào)】CN204272033
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420846357
【發(fā)明人】蘭江, 李明勇, 尤興志, 康澤, 魏東, 蔡庸軍
【申請(qǐng)人】中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一〇研究所
【公開(kāi)日】2015年4月15日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日