CN208752130U - 一种微电流检测器电路 - Google Patents

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周智
张斌
蔡鹏飞
何正松
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Abstract

本实用新型公开了一种微电流检测器电路，包括第一运算放大器，还包括电阻等效电路，所述电阻等效电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二运算放大器。由第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二运算放大器组成的电阻等效电路在替代大电阻，在为放大电路提供足够大阻值和带宽的基础上，还降低电路的热噪声，使检测器对微电流进行检测的结果更为精准。

Description

一种微电流检测器电路
技术领域
本实用新型涉及电力电子测量仪器领域，尤其涉及一种微电流检测器电路。
背景技术
用于DNA检测的生物传感器，尤其是以纳米孔等为材料的传感器需要把探测信号转换成pA级别的微弱电流，为了检测pA级别的微弱电流，常用图1所示的电流检测电路对其进行检测，在实际应用中发现，需要获得足够大的输出电压必须增大电阻R的阻值，但同时，与电阻阻值呈反比的电路带宽将会下降，甚至电路带宽低于10K赫兹，影响DNA检测。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：一种电路带宽大、低噪声的微电流检测器。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种微电流检测器电路，包括第一运算放大器，还包括电阻等效电路，所述电阻等效电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二运算放大器；所述第一电阻的一端与所述第一运算放大器的反相输入端相连，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端及所述第二运算放大器的输出端相连；所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端及所述第二运算放大器的反相输入端相连，所述第三电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端相连；所述第一运算放大器的同相输入端和第二运算放大器的同相输入端分别接地。
进一步的，还包括模数转换器和微控制器，所述模数转换器一端与所述第一运算放大器的输出端相连，所述模数转换器的另一端与所述微控制器相连。
进一步的，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的型号分别为OPA129、LMV796、LMC6081或MAX9945。
进一步的，所述第一电阻的阻值范围为1x1012～9x1012欧姆，所述第二电阻的阻值为1x1010～9x1010欧姆，所述第三电阻的阻值为1x107～9x107欧姆。
进一步的，第一电阻、第二电阻和第三电阻均采用金属薄膜直插电阻。
本实用新型的有益效果在于：由第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二运算放大器组成的电阻等效电路在替代大电阻，在为放大电路提供足够大阻值和带宽的基础上，还降低电路的热噪声，使检测器对微电流进行检测的结果更为精准。
附图说明
图1为现有技术的微电流检测器电路；
图2为本实用新型实施例一的微电流检测器电路。
标号说明：
U1、第一运算放大器；U2、第二运算放大器；
R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；
ADC、模数转换器；MCU、微控制器。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本实用新型最关键的构思在于：电阻等效电路在替代大电阻，在为放大电路提供足够大阻值和带宽的基础上，还降低电路的热噪声。
请参照图1和图2，一种微电流检测器电路，包括第一运算放大器U1，还包括电阻等效电路，所述电阻等效电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第二运算放大器U2；所述第一电阻R1的一端与所述第一运算放大器U1的反相输入端相连，所述第一电阻R1的另一端分别与所述第二电阻R2的一端及所述第二运算放大器U2的输出端相连；所述第二电阻R2的另一端与所述第三电阻R3的一端及所述第二运算放大器U2的反相输入端相连，所述第三电阻R3的另一端与所述第一运算放大器U1的输出端相连；所述第一运算放大器U1的同相输入端和第二运算放大器U2的同相输入端分别接地。
本实用新型的工作原理简述如下：第一运算放大器的输出电压为Vout＝IinR3(R1/R2)，总热噪声为当增大第二电阻使(R3/R2)(R1/R2+1)<<1时，可以实现减小输出电压热噪声的目的。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：由第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二运算放大器组成的电阻等效电路在替代大电阻，在为放大电路提供足够大阻值和带宽的基础上，还降低电路的热噪声，使检测器对微电流进行检测的结果更为精准。
进一步的，还包括模数转换器ADC和微控制器MCU，所述模数转换器ADC一端与所述第一运算放大器U1的输出端相连，所述模数转换器ADC的另一端与所述微控制器MCU相连。
由上述描述可知，信号经模数转换器转换后，由微控制器进行数据的采集储存或显示。
进一步的，所述第一运算放大器U1和所述第二运算放大器U2的型号分别为OPA129、LMV796、LMC6081或MAX9945。
进一步的，所述第一电阻R1的阻值范围为1x1012～9x1012欧姆，所述第二电阻R2的阻值为1x1010～9x1010欧姆，所述第三电阻R3的阻值为1x107～9x107欧姆。
进一步的，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3均采用金属薄膜直插电阻。
实施例一
请参照图1和图2，本实用新型的实施例一为：一种微电流检测器电路，包括第一运算放大器U1，还包括电阻等效电路，所述电阻等效电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第二运算放大器U2；所述第一电阻R1的一端与所述第一运算放大器U1的反相输入端相连，所述第一电阻R1的另一端分别与所述第二电阻R2的一端及所述第二运算放大器U2的输出端相连；所述第二电阻R2的另一端与所述第三电阻R3的一端及所述第二运算放大器U2的反相输入端相连，所述第三电阻R3的另一端与所述第一运算放大器U1的输出端相连；所述第一运算放大器U1的同相输入端和第二运算放大器U2的同相输入端分别接地。在本实施例中，所述第一电阻R1的阻值范围为1x1012～9x1012欧姆，所述第二电阻R2的阻值为1x1010～9x1010欧姆，所述第三电阻R3的阻值为1x107～9x107欧姆，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3均采用高精度金属薄膜直插电阻。
详细的，还包括模数转换器ADC和微控制器MCU，所述模数转换器ADC一端与所述第一运算放大器U1的输出端相连，所述模数转换器ADC的另一端与所述微控制器MCU相连。
具体的，所述第一运算放大器U1和所述第二运算放大器U2的型号分别为OPA129、LMV796、LMC6081或MAX9945。
综上所述，本实用新型提供的一种微电流检测器电路，由第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二运算放大器组成的电阻等效电路在替代大电阻，在为放大电路提供足够大阻值和带宽的基础上，还降低电路的热噪声，使检测器对微电流进行检测的结果更为精准；信号经模数转换器转换后，由微控制器进行数据的采集储存或显示。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种微电流检测器电路，包括第一运算放大器，其特征在于：还包括电阻等效电路，所述电阻等效电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二运算放大器；所述第一电阻的一端与所述第一运算放大器的反相输入端相连，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端及所述第二运算放大器的输出端相连；所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端及所述第二运算放大器的反相输入端相连，所述第三电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端相连；所述第一运算放大器的同相输入端和第二运算放大器的同相输入端分别接地。
2.根据权利要求1所述的一种微电流检测器电路，其特征在于：还包括模数转换器和微控制器，所述模数转换器一端与所述第一运算放大器的输出端相连，所述模数转换器的另一端与所述微控制器相连。
3.根据权利要求1所述的一种微电流检测器电路，其特征在于：所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的型号分别为OPA129、LMV796、LMC6081或MAX9945。
4.根据权利要求1所述的一种微电流检测器电路，其特征在于：所述第一电阻的阻值范围为1x1012～9x1012欧姆，所述第二电阻的阻值为1x1010～9x1010欧姆，所述第三电阻的阻值为1x107～9x107欧姆。
5.根据权利要求1所述的一种微电流检测器电路，其特征在于：所述第一电阻、第二电阻和第三电阻均采用金属薄膜直插电阻。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118033228A (zh) * 2024-04-10 2024-05-14 深圳大学 微电流检测装置及微电流检测方法

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