CN210294377U - 微小反向电流的测量电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微小反向电流的测量电路，包括：直流电源、第一可变电阻、第二可变电阻、第三可变电阻、信号放大器、第一信号检测端以及第二信号检测端，所述第一信号检测端和所述第二信号检测端用于连接待探测仪器的两端，所述第一可变电阻、所述第二可变电阻、所述第三可变电阻与所述待探测仪器共同组成惠斯通电桥，所述直流电源的两端连接于所述惠斯通电桥的输入端，所述信号放大器的输入端连接于所述惠斯通电桥的输出端。测量电路通过设置多个可变电阻与待探测仪器构成惠斯通电桥，将待探测仪器产生的微小电流信号转变为强度较大的电压信号，便于实现对微小信号的测量，采用直流电源，可避免交流信号对防止对微小电流信号产生噪声。
Description
技术领域
本实用新型属于电流信号测量仪器领域，特别涉及一种微小反向电流的测量电路。
背景技术
当前随着社会发展，科技进步，人们所使用的电子产品日益增多，而几乎都涉及到微小电路模块，如何测量微小电流是现代仪器设计的难点之一。以光敏二极管探测器为例，在实际的科研中，由于光敏二极管产生的电流较为微小，且光敏二极管探测器本身需要一定的工作电压，工作电压会对微小电流的测量产生噪声。传统的测量方法如下：1、采用精密仪器2400系列直接测量，但这些仪器的精度还达不到nA或nV级别，能够直接测量nA或nV级别信号的仪器目前成本很高。2、通过串接大电阻，将微小电流信号转化为大电压信号。但是如果在该线路外接电源，那么探测器的反向电流会对电源构成一定干扰，从而改变探测器上的分压(一般探测器需要维持在恒定工作电压)，不利于稳定工作。另外由于一般探测器电阻较大，要求串接的大电阻要更大才能增强信号，往往直接对电压表构成干扰。且市面上没有10千欧以上的多模电阻，如果有很多个串联，将扩大器件大小和成本，不利于实验工作。
实用新型内容
(一)本实用新型所要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是：如何测量待测仪器的微小电流。
(二)本实用新型所采用的技术方案
为了实现上述的目的，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种微小反向电流的测量电路，包括：直流电源、第一可变电阻、第二可变电阻、第三可变电阻、信号放大器、第一信号检测端以及第二信号检测端，所述第一信号检测端和所述第二信号检测端用于连接待探测仪器的两端，所述第一可变电阻、所述第二可变电阻、所述第三可变电阻与所述待探测仪器共同组成惠斯通电桥，所述直流电源的两端连接于所述惠斯通电桥的输入端，所述信号放大器的输入端连接于所述惠斯通电桥的输出端。
优选地，所述第一可变电阻和第二可变电阻串联，所述第三可变电阻与所述待探测仪器串联。
优选地，所述惠斯通电桥的输入端包括所述第一信号检测端以及所述第一可变电阻与所述第三可变电阻的并联处；所述惠斯通电桥的输出端包括所述第二信号检测端以及所述第一可变电阻和所述第二可变电阻的串联处。
优选地，所述测量电路还包括控制开关，所述控制开关连接于所述直流电源和所述第一可变电阻与所述第三可变电阻的并联处之间。
优选地，所述直流电源为干电池。
优选地，所述测量电路还包括第一接地线，所述第一接地线的一端连接于所述控制开关和所述直流电源之间，所述第一接地线的另一端连接于地。
优选地，所述测量电路还包括第二接地线，所述第二接地线的一端连接于所述信号放大器，所述第二接地线的另一端连接于地。
优选地，所述第一信号检测端、第二信号检测端以及所述信号放大器的输出端均为BNC接口端。
(三)有益效果
本实用新型公开的微小反向电流的测量电路通过设置多个可变电阻与待探测仪器构成惠斯通电桥，将待探测仪器产生的微小电流信号转变为强度较大的电压信号，便于实现对微小信号的测量。另外该测量电路采用直流电源，可避免交流信号对防止对微小电流信号产生噪声。
附图说明
图1是本实用新型的实施例的微小反向电流的测量电路的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如1图所示，根据本实用新型的实施例的微小反向电流的测量电路包括直流电源10、第一可变电阻20、第二可变电阻30、第三可变电阻40、信号放大器50、第一信号检测端61以及第二信号检测端62，第一信号检测端61和第二信号检测端62用于连接待探测仪器70的两端，第一可变电阻20、第二可变电阻30、第三可变电阻40与待探测仪器70共同组成惠斯通电桥，直流电源10的两端连接于惠斯通电桥的输入端，信号放大器50的输入端连接于惠斯通电桥的输出端。
具体地，第一可变电阻20和第二可变电阻30串联构成第一支路，第三可变电阻40与待探测仪器70串联构成第二支路，第一支路与第二支路并联组成惠斯通电桥。进一步地，惠斯通电桥的输入端包括第一信号检测端61以及第一可变电阻20与第三可变电阻40的并联处A，惠斯通电桥的输出端包括第二信号检测端62以及第一可变电阻20和第二可变电阻30的串联处B。优选地，直流电源10的正极连接于并联处A，直流电源10的负极连接于第一信号检测端61。信号放大器50的第一输入端连接于第二信号检测端62，信号放大器50的第二输入端连接于串联处B。
进一步地，测量电路还包括控制开关80，控制开关80连接于直流电源10的正极和第一可变电阻20与第三可变电阻40的并联处A之间。当测量电路工作时，控制开关80闭合，直流电源10给惠斯通电桥供电；当测量电路不工作时，控制开关80断开，直流电源10停止给惠斯通电桥供电，这样可以防止电源过度消耗，另外方便控制测量电路的工作。
进一步地，测量电路还包括第一接地线91，第一接地线91的一端连接于控制开关80和直流电源10之间，第一接地线91的另一端连接于地。测量电路还包括第二接地线92，第二接地线92的一端连接于信号放大器50，所述第二接地线的另一端连接于地。这样可以起到线路和信号放大器50屏蔽线的作用，并可以对信号放大器50进行零点控制。
作为优选实施例，第一信号检测端61、第二信号检测端62以及信号放大器50的输出端均为BNC接口端。这样便于连接不同的探测器等仪器，以及连接2400系列等测量电压电流的设备，以便得出持续的电信号图像。优选地，直流电源采用大功率的干电池，直流电源信号较为稳定，防止对微小电流信号产生噪声。
本实施例的测量电路的工作原理如下：
1、调平衡阶段。将待探测仪器70的两个信号输出端分别连接于第一信号检测端61、第二信号检测端62，闭合控制开关，通过调整各个可变电阻的阻值，使得惠斯通电桥的两个输出端的电势差为零，即达到电桥平衡阶段。各个可变电阻的阻值满足如下关系：R1/R2＝R3/RX，其中，R1表示第一可变电阻的阻值，R2表示第二可变电阻的阻值，R3表示第三可变电阻的阻值，RX表示待探测仪器70的阻值。
2、信号放大阶段。示例性地，待探测仪器70选为光敏二极管，将待探测仪器70放置在工作环境中，常见有光刺激，温度刺激等，待探测仪器70会产生一个微小的反向电流(nA级别)，此时由于平衡遭到了破坏，惠斯通电桥的两个输出端之间的电势差会从0变成其他数值。假设我们的待探测仪器70的电阻是第三可变电阻40的100倍，那么原先nA级别的小信号经过该电路扩大到惠斯通电桥的两个输出端之间的电势差，就会从nA，nV等级别上升为100nA，100nV的级别。这样相当于将待探测仪器70产生微小电流信号转变为较强的电压信号，可通过信号放大器50对该电压信号进一步放大后传送至外界测量仪器进行测量，例如2400系列仪器，可以实现对产生的信号大小变化的持续观察。
3、信号计算阶段。根据外界测量仪器检测到的电压信号，进行相应计算后还原成初始信号值，即完成一次信号的持续观测。
本实施例公开的微小反向电流的测量电路通过设置多个可变电阻与待探测仪器构成惠斯通电桥，将待探测仪器产生的微小电流信号转变为强度较大的电压信号，便于实现对微小信号的测量。另外该测量电路采用直流电源，可避免交流信号对防止对微小电流信号产生噪声。
尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本实用新型，但是本实用新型不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本实用新型精神和范围内，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。
Claims (8)
1.一种微小反向电流的测量电路，其特征在于，包括：直流电源(10)、第一可变电阻(20)、第二可变电阻(30)、第三可变电阻(40)、信号放大器(50)、第一信号检测端(61)以及第二信号检测端(62)，所述第一信号检测端(61)和所述第二信号检测端(62)用于连接待探测仪器(70)的两端，所述第一可变电阻(20)、所述第二可变电阻(30)、所述第三可变电阻(40)与所述待探测仪器(70)共同组成惠斯通电桥，所述直流电源(10)的两端连接于所述惠斯通电桥的输入端，所述信号放大器(50)的输入端连接于所述惠斯通电桥的输出端。
2.根据权利要求1所述的微小反向电流的测量电路，其特征在于，所述第一可变电阻(20)和第二可变电阻(30)串联，所述第三可变电阻(40)与所述待探测仪器(70)串联。
3.根据权利要求2所述的微小反向电流的测量电路，其特征在于，所述惠斯通电桥的输入端包括所述第一信号检测端(61)以及所述第一可变电阻(20)与所述第三可变电阻(40)的并联处；所述惠斯通电桥的输出端包括所述第二信号检测端(62)以及所述第一可变电阻(20)和所述第二可变电阻(30)的串联处。
4.根据权利要求1所述的微小反向电流的测量电路，其特征在于，所述测量电路还包括控制开关(80)，所述控制开关(80)连接于所述直流电源(10)和所述第一可变电阻(20)与所述第三可变电阻(40)的并联处之间。
5.根据权利要求1所述的微小反向电流的测量电路，其特征在于，所述直流电源(10)为干电池。
6.根据权利要求4所述的微小反向电流的测量电路，其特征在于，所述测量电路还包括第一接地线(91)，所述第一接地线(91)的一端连接于所述控制开关(80)和所述直流电源(10)之间，所述第一接地线(91)的另一端连接于地。
7.根据权利要求1所述的微小反向电流的测量电路，其特征在于，所述测量电路还包括第二接地线(92)，所述第二接地线(92)的一端连接于所述信号放大器(50)，所述第二接地线(92)的另一端连接于地。
8.根据权利要求1所述的微小反向电流的测量电路，其特征在于，所述第一信号检测端(61)、第二信号检测端(62)以及所述信号放大器(50)的输出端均为BNC接口端。
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