CN205081518U - 一种低噪声偏置器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低噪声偏置器，包括充电电路、低噪声可充电电源、低噪声开关、开关指示灯、分压电阻、电压测试端口、电流测试端口、金属外壳。本实用新型的低噪声偏置器，利用市电为其充电，并可脱离市电工作，低噪声可充电电源可提供±1.2V、±2.4V、±3.6V、±4.8V的低噪声电压。本实用新型的低噪声偏置器选用的低噪声金属开关和镍氢电池组使得噪声本底小于1纳伏每平方赫兹，而且通过低噪声开关及电流、电压测试端口，实现了外接测试设备对电路中电流、电压的测试。

Description

一种低噪声偏置器

技术领域

本实用新型属于直流电源技术领域，具体涉及一种低噪声偏置器。

背景技术

低频噪声表征方法是国际上热议的半导体材料、器件性能表证方法。该种方法利用偏置器激发半导体材料、器件内部的低频噪声，如1/f、g-r噪声，采集低频噪声信息，依据相应的物理模型评判半导体材料、器件性能的优劣。在低频噪声表征方法中，作为低频噪声激发源的偏置器具有非常重要的作用。

因为半导体材料、器件内部的低频噪声非常微弱，为提高低频噪声测试的精度，确保测试的可靠性，须尽可能降低噪声采集过程中引入的噪声干扰，如偏置器噪声、放大器噪声、工频噪声等。偏置器作为噪声采集系统前端仪器，其噪声为整个系统噪声本底的主要来源。另外，220V市电被广泛使用于各个场所，其引入的工频噪声对低频噪声也存在一定的影响，为尽量减小工频噪声的影响，要求偏置器能脱离市电工作，同时对偏置器进行电磁屏蔽。噪声表征时，须对半导体材料、器件的电流、电压信息进行采集，用以进行机理研究。半导体材料、器件的电流和电压信息须通过接入偏置器内部电路的测试装置才能采集，因此需要低噪声偏置器具备电流和电压测试电路模块。

由于低频噪声表征方法尚处于研究阶段，没有专门的针对该类研究的低噪声偏置器。现有的低噪声偏置器基本由滤波和稳压电路组成，通过对市电进行层层滤波和稳压从而得到稳定的、低纹波的输出电压，但是该类低噪声偏置器无法避免市电的影响；同时该类偏置器的噪声本底大于半导体器件的低频噪声本底，容易淹没被测半导体器件的噪声信息，无法用于低频噪声表征方法；且该类偏置器只具备输出电流和电压功能，没有电流和电压测试功能。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种低噪声偏置器。

本实用新型的低噪声偏置器，包括充电电路、充电开关显示灯和金属外壳。所述的充电电路包括充电接口和充电元件组。所述的充电接口嵌于金属外壳上，充电接口的一端通过外部充电接线与220V市电相接，另一端焊接于充电元件组接入端口处。所述的充电元件组通过220V市电给低噪声可充电电源充电。所述的充电开关显示灯点亮表示充电电路正在充电，熄灭表示充电电路停止充电。所述的金属外壳，用于封装和保护偏置器电路。其特点是，所述低噪声偏置器还包括低噪声可充电电源、低噪声开关Ⅰ、低噪声开关Ⅱ、低噪声开关Ⅲ、低噪声开关Ⅳ、低噪声开关Ⅴ、电压开关显示灯、分压电阻R、电流测试端口、电压测试端口和航空接头。

所述的低噪声可充电电源，具有多档位正电压组和多档位负电压组，多档位正电压组与多档位负电压组并联，低噪声可充电电源的一端与低噪声开关Ⅱ或低噪声开关Ⅲ连接，另外一端接地；

所述的低噪声开关Ⅰ连接充电电路和低噪声可充电电源，充电电路给低噪声可充电电源充电时低噪声开关Ⅰ关闭，结束充电时低噪声开关Ⅰ断开；

所述的低噪声开关Ⅱ连接低噪声可充电电源的多档位正电压组和多档位负电压组；

所述的分压电阻R用于分压，防止外接电阻过小时低噪声可充点电源上承载过大的电压；

所述的电压开关显示灯，用于指示低噪声开关Ⅲ的通断，电压开关显示灯点亮表示低噪声可充电电源正在对外输出电压；

所述的电流测试端口，嵌于金属外壳上，具有2个插孔，分别为电流测试端口插孔Ⅰ和电流测试端口插孔Ⅱ,电流测试端口插孔Ⅰ和电流测试端口插孔Ⅱ分别对应于外部电流测试设备的正极和负极；

所述的电压测试端口，嵌于金属外壳上，具有2个插孔，分别为电压测试端口插孔Ⅰ和电压测试端口插孔Ⅱ,电压测试端口插孔Ⅰ和电压测试端口插孔Ⅱ分别对应于外部电压测试设备的正极和负极；

所述的航空接头，嵌于金属外壳上，具有8个插孔，航空接头插孔Ⅲ和航空接头插孔Ⅳ插孔接地，航空接头插孔Ⅴ、航空接头插孔Ⅵ、航空接头插孔Ⅶ和航空接头插孔Ⅷ无连接，航空接头可与外部的适配器相连。

所述的充电接口为内嵌式圆柱接头。

所述的低噪声开关材料为铜。

所述的低噪声可充电电源为镍氢电池组。

所述的多档位正电压组由四个镍氢电池串联而成，提供4个档位的正电压，分别为1.2V、2.4V、3.6V和4.8V；所述的多档位负电压组由四个镍氢电池串联而成，提供4个档位的负电压，分别为-1.2V、-2.4V、-3.6V的-4.8V；低噪声开关Ⅱ关闭时，接通多档位正电压组和多档位负电压组的同一个绝对值的档位。

所述的分压电阻R阻值为10kΩ。

所述的电流测试端口、电压测试端口为内径0.5毫米～3毫米的空心铜柱。

所述的低噪声偏置器可实现以下4种功能：

低噪声开关Ⅱ和低噪声开关Ⅲ同时关闭，低噪声可充电电源多档位正电压组与分压电阻R、电压开关显示灯和航空接头插孔Ⅰ依次连接导通，形成正电压输出；

低噪声开关Ⅱ和低噪声开关Ⅲ同时关闭，低噪声可充电电源多档位正电压组与分压电阻R、电压开关显示灯和航空接头插孔Ⅱ依次连接导通，形成负电压输出；

低噪声开关Ⅱ、低噪声开关Ⅲ和低噪声开关Ⅳ同时关闭，低噪声可充电电源、分压电阻R、电压开关显示灯依次连接导通，连接外接电流表后形成电流测试回路；

低噪声开关Ⅱ、低噪声开关Ⅲ和低噪声开关Ⅴ同时关闭，低噪声可充电电源、分压电阻R、电压开关显示灯依次连接导通，连接外接电压表后形成电压测试回路。

本实用新型的低噪声偏置器通过使用充电电路使得偏置器可脱离市电工作，降低了工频噪声对低频噪声的影响。选用噪声本底低、电压纹波小的镍氢电池组，降低了偏置器的噪声本底，保证了低噪声偏置器输出电压的稳定性。选用低频噪声本底低的金属开关，进一步降低了偏置器噪声本底，使得噪声本底小于1纳伏每平方赫兹。通过低噪声开关及电流、电压测试端口，实现了外接测试设备对电路中电流、电压的测试，可连接精度不同的电流、电压测试设备，用于多种试验条件下。

附图说明

图1为本实用新型的低噪声偏置器的电路示意图；

图2为本实用新型的低噪声偏置器前面板示意图；

图3为本实用新型的低噪声偏置器后面板示意图。

图中，11.电压开关显示灯12.充电开关显示灯13.低噪声开关Ⅰ14.低噪声开关Ⅲ15.低噪声开关Ⅴ16.低噪声开关Ⅳ17.低噪声开关Ⅱ。

21.充电接口22.航空接头23.电压测试端口插孔Ⅰ24.电压测试端口插孔Ⅱ25.电流测试端口插孔Ⅰ26.电流测试端口插孔Ⅱ。

具体实施方式

以下实施例仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。有关技术领域的人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术方案也属于本实用新型的范畴。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

图1为本实用新型的低噪声偏置器的电路示意图；图2为低噪声偏置器前面板示意图；图3为低噪声偏置器后面板示意图。

参见图1、图2和图3，本实用新型的低噪声偏置器，包括充电电路、充电开关显示灯12和金属外壳。所述的充电电路包括充电接口21和充电元件组。所述的充电接口21嵌于金属外壳上，充电接口21的一端通过外部充电接线与220V市电相接，另一端焊接于充电元件组接入端口处。所述的充电元件组通过220V市电给低噪声可充电电源充电。所述的充电开关显示灯12点亮表示充电电路正在充电，熄灭表示充电电路停止充电。所述的金属外壳，用于封装和保护偏置器电路。其特点是，所述低噪声偏置器还包括低噪声可充电电源、低噪声开关Ⅰ13、低噪声开关Ⅱ17、低噪声开关Ⅲ14、低噪声开关Ⅳ16、低噪声开关Ⅴ15、电压开关显示灯11、分压电阻R、电流测试端口、电压测试端口和航空接头22。

所述的低噪声可充电电源，具有多档位正电压组和多档位负电压组，多档位正电压组与多档位负电压组并联，低噪声可充电电源的一端与低噪声开关Ⅱ17或低噪声开关Ⅲ14连接，另外一端接地；

所述的低噪声开关Ⅰ13连接充电电路和低噪声可充电电源，充电电路给低噪声可充电电源充电时低噪声开关Ⅰ13关闭，结束充电时低噪声开关Ⅰ13断开；

所述的低噪声开关Ⅱ17连接低噪声可充电电源的多档位正电压组和多档位负电压组；

所述的分压电阻R用于分压，防止外接电阻过小时低噪声可充点电源上承载过大的电压；

所述的电压开关显示灯11，用于指示低噪声开关Ⅲ14的通断，电压开关显示灯11点亮表示低噪声可充电电源正在对外输出电压；

所述的电流测试端口，嵌于金属外壳上，具有2个插孔，分别为电流测试端口插孔Ⅰ25和电流测试端口插孔Ⅱ26,电流测试端口插孔Ⅰ25和电流测试端口插孔Ⅱ26分别对应于外部电流测试设备的正极和负极；

所述的电压测试端口，嵌于金属外壳上，具有2个插孔，分别为电压测试端口插孔Ⅰ23和电压测试端口插孔Ⅱ24,电压测试端口插孔Ⅰ23和电压测试端口插孔Ⅱ24分别对应于外部电压测试设备的正极和负极；

所述的航空接头22，嵌于金属外壳上，具有8个插孔，航空接头22插孔Ⅲ和航空接头22插孔Ⅳ插孔接地，航空接头22插孔Ⅴ、航空接头22插孔Ⅵ、航空接头22插孔Ⅶ和航空接头22插孔Ⅷ无连接，航空接头22可与外部的适配器相连。

所述的充电接口21为内嵌式圆柱接头。

所述的低噪声开关材料为铜。

所述的低噪声可充电电源为镍氢电池组。

所述的多档位正电压组由四个镍氢电池串联而成，提供4个档位的正电压，分别为1.2V、2.4V、3.6V和4.8V；所述的多档位负电压组由四个镍氢电池串联而成，提供4个档位的负电压，分别为-1.2V、-2.4V、-3.6V和-4.8V；低噪声开关Ⅱ17关闭时，接通多档位正电压组和多档位负电压组的同一个绝对值的档位。

所述的分压电阻R阻值为10kΩ。

所述的电流测试端口、电压测试端口为内径0.5毫米～3毫米的空心铜柱。

所述的低噪声偏置器可实现以下4种功能：

低噪声开关Ⅱ17和低噪声开关Ⅲ14同时关闭，低噪声可充电电源多档位正电压组与分压电阻R、电压开关显示灯11和航空接头22插孔Ⅰ依次连接导通，形成正电压输出；

低噪声开关Ⅱ17和低噪声开关Ⅲ14同时关闭，低噪声可充电电源多档位正电压组与分压电阻R、电压开关显示灯11和航空接头22插孔Ⅱ依次连接导通，形成负电压输出；

低噪声开关Ⅱ17、低噪声开关Ⅲ14和低噪声开关Ⅳ16同时关闭，低噪声可充电电源、分压电阻R、电压开关显示灯11依次连接导通，连接外接电流表后形成电流测试回路；

低噪声开关Ⅱ17、低噪声开关Ⅲ14和低噪声开关Ⅴ15同时关闭，低噪声可充电电源、分压电阻R、电压开关显示灯11依次连接导通，连接外接电压表后形成电压测试回路。

图2中，所述的低噪声偏置器前面板包括低噪声开关Ⅰ13、低噪声开关Ⅱ17、低噪声开关Ⅲ14、低噪声开关Ⅳ16、低噪声开关Ⅴ15、充电开关显示灯12和电压开关显示灯11。图3中，所述的低噪声偏置器后面板包括充电接口21、航空接头22、电流测试端口、电压测试端口。

低噪声开关Ⅰ13为switch1，低噪声开关Ⅱ17为switch2，低噪声开关Ⅲ14为switch3，低噪声开关Ⅳ16为switch4，低噪声开关Ⅴ15为switch5。充电开关显示灯12为LED1，电压开关显示灯11为LED2。电压测试端口具有2个插孔，分别为电压测试端口插孔Ⅰ23和电压测试端口插孔Ⅱ24，电压测试端口插孔Ⅰ23标示为V+，电压测试端口插孔Ⅱ24标示为V-，V+、V-插孔分别对应于外部电压测试设备的正极和负极；电流测试端口具有2个插孔，分别为电流测试端口插孔Ⅰ25和电流测试端口插孔Ⅱ26，电流测试端口插孔Ⅰ25标示为I+，电流测试端口插孔Ⅱ26标示为I-，I+、I-分别对应于外部电流测试设备的正极和负极。

在前面板上，为了便于人员操作，对开关的功能进行了文字说明。switch1的文字说明为充电，switch2的文字说明为输出电压选项、switch3的文字说明为电源、switch4的文字说明为电流测试按钮，switch5的文字说明为电压测试按钮。

switch1关闭，市电接入的情况下，LED1亮。

switch2有四个选项，分别为1.2V、2.4V、3.6V、4.8V，举例说明，当switch2指向3.6V，输出电压为±3.6V。

switch3关闭，LED2亮。

switch4有两个选项，分别为开、关。switch4指向开时，表示开启电路的电流测试。switch4指向关时，表示停止电路的电流测试。

switch5有三个选项，分别为V-、关、V+。switch5导向V-时，测试多档位负电压组的电压。switch5导向关时，不进行电压测试。switch5导向V+时，测试多档位正电压组的电压。

在后面板上，为了便于人员操作，对充电接口21、航空接头22、电流测试端口、电压测试端口的功能进行了文字说明。充电接口21的文字说明为AC200-240V。航空接头22的文字说明为输出。电压测试端口的文字说明为电压测试端口。电流测试端口的文字说明为电流测试端口。

实施例1，switch1断开，LED1灭，航空接头22插孔Ⅲ和航空接头22插孔Ⅳ插孔接地，航空接头22插孔Ⅴ、航空接头22插孔Ⅵ、航空接头22插孔Ⅶ和航空接头22插孔Ⅷ无连接，switch2和switch3同时关闭，switch4和switch5断开，低噪声可充电电源多档位正电压组与分压电阻R、LED2和航空接头22插孔Ⅰ依次连接导通，形成正电压输出；低噪声可充电电源多档位正电压组与分压电阻R、LED2和航空接头22插孔Ⅱ依次连接导通，形成负电压输出。switch2旋转至3.6V，输出电压为±3.6V。

本实施例中，充电接口21为内嵌式圆柱接头；低噪声开关材料为铜；switch1、switch4、switch5为摇头开关；switch2和switch3为旋钮开关。

实施例2

本实施例的结构与实施例1相同。不同之处是，switch2旋转至1.2V，输出电压为±1.2V。switch4关闭，低噪声可充电电源、分压电阻R、LED2依次连接导通，连接外接电流表后形成电流测试回路；电流测试端口为内径3毫米空心铜柱，电压测试端口为内径3毫米空心铜柱。

实施例3

本实施例的结构与实施例1相同。不同之处是，switch2旋转至2.4V，输出电压为±2.4V。switch5关闭，指向V+，低噪声可充电电源、分压电阻R、LED2依次连接导通，连接外接电压表后形成电压测试回路，测试多档位正电压组的电压。

实施例4

本实施例的结构与实施例3相同。不同之处是，switch5关闭，指向V-，低噪声可充电电源、分压电阻R、LED2依次连接导通，连接外接电压表后形成电压测试回路，测试多档位负电压组的电压。

Claims (2)

1.一种低噪声偏置器，包括充电电路、充电开关显示灯（12）和金属外壳；所述的充电电路包括充电接口（21）和充电元件组；所述的充电接口（21）嵌于金属外壳上，充电接口（21）的一端通过外部充电接线与220V市电相接，另一端焊接于充电元件组接入端口处；所述的充电元件组通过220V市电给低噪声可充电电源充电；所述的充电开关显示灯（12）点亮表示充电电路正在充电，熄灭表示充电电路停止充电；所述的金属外壳，用于封装和保护偏置器电路；其特征在于，所述低噪声偏置器还包括低噪声可充电电源、低噪声开关Ⅰ（13）、低噪声开关Ⅱ（17）、低噪声开关Ⅲ（14）、低噪声开关Ⅳ（16）、低噪声开关Ⅴ（15）、电压开关显示灯（11）、分压电阻R、电流测试端口、电压测试端口和航空接头（22）；

所述的低噪声可充电电源，具有多档位正电压组和多档位负电压组，多档位正电压组与多档位负电压组并联，低噪声可充电电源的一端与低噪声开关Ⅱ（17）或低噪声开关Ⅲ（14）连接，另外一端接地；

所述的低噪声开关Ⅰ（13）连接充电电路和低噪声可充电电源，充电电路给低噪声可充电电源充电时低噪声开关Ⅰ（13）关闭，结束充电时低噪声开关Ⅰ（13）断开；

所述的低噪声开关Ⅱ（17）连接低噪声可充电电源的多档位正电压组和多档位负电压组；

所述的分压电阻R用于分压，防止外接电阻过小时低噪声可充点电源上承载过大的电压；

所述的电压开关显示灯（11），用于指示低噪声开关Ⅲ（14）的通断，电压开关显示灯（11）点亮表示低噪声可充电电源正在对外输出电压；

所述的电流测试端口，嵌于金属外壳上，具有2个插孔，分别为电流测试端口插孔Ⅰ（25）和电流测试端口插孔Ⅱ（26）,电流测试端口插孔Ⅰ（25）和电流测试端口插孔Ⅱ（26）分别对应于外部电流测试设备的正极和负极；

所述的电压测试端口，嵌于金属外壳上，具有2个插孔，分别为电压测试端口插孔Ⅰ（23）和电压测试端口插孔Ⅱ（24）,电压测试端口插孔Ⅰ（23）和电压测试端口插孔Ⅱ（24）分别对应于外部电压测试设备的正极和负极；

所述的航空接头（22），嵌于金属外壳上，具有8个插孔，航空接头（22）插孔Ⅲ和航空接头（22）插孔Ⅳ插孔接地，航空接头（22）插孔Ⅴ、航空接头（22）插孔Ⅵ、航空接头（22）插孔Ⅶ和航空接头（22）插孔Ⅷ无连接，航空接头（22）可与外部的适配器相连。

2.根据权利要求1所述的低噪声偏置器，其特征在于：所述的充电接口（21）为内嵌式圆柱接头。