CN212935851U - 一种低噪声电流放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低噪声电流放大器。该低噪声电流放大器与显示器连接，其包括：电源模块，用于提供工作电压；电流信号放大模块，与待测部件及所述电源模块连接，用于在所述工作电压的作用下，获取所述待测部件的待测电流，并依次进行放大、信号转换得到电压信号；数据采集卡，分别与所述显示器及所述电流信号放大模块连接，用于采集所述电压信号，并发送至所述显示器中以进行显示；量程调节模块，与电流信号放大模块相连，用于调节所述电流信号放大模块中的待测电流的量程大小，以改变所述电流信号放大模块输出的电压信号。本实用新型可用于检测微弱的电流信号，测量精度高，响应速度快，可以对高频的微弱交流信号进行有效的还原。

Description

一种低噪声电流放大器

技术领域

本实用新型涉及电流放大器技术领域，特别是涉及一种低噪声电流放大器。

背景技术

目前主流的电流表对于恒定的直流电具有比较好的检测限，主要是由于直流电变化小，可以有足够的时间去检测得到相应的结果。但是这种电流表无法对高频的交流信号进行有效的还原，其主要原因是(1)检测限低，低电流声检测精度不够；(2)响应速度慢，无法在短时间(1ms)内对这种交流信号进行捕捉和测试。

目前，可以有效捕捉交流信号的方法主要是通过示波器来完成，但是示波器最主要的功能是显示电压值，示波器测试电流则只是在一些高级的示波器中才会有(如美国泰克示波器)，但仍需要一系列复杂的附件以及复杂的转换方法来实现，成本更高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低噪声电流放大器，以解决上述现有技术存在的问题，以在能够检测微弱电流信号，对高频的微弱交流信号进行有效的还原的同时，提高测量精度。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种低噪声电流放大器，与显示器连接，所述低噪声电流放大器包括：

电源模块，用于提供工作电压；

电流信号放大模块，分别与待测部件及所述电源模块连接，用于在所述工作电压的作用下，获取所述待测部件的待测电流，并依次进行信号放大和信号转换后得到电压信号；

数据采集卡，分别与所述显示器及所述电流信号放大模块连接，用于采集所述电压信号，并发送至所述显示器中以进行显示；

量程调节模块，与所述电流信号放大模块相连，用于调节所述电流信号放大模块中的待测电流的量程大小，以改变所述电流信号放大模块输出的电压信号。

可选地，所述电源模块包括：

直流电源模块，与所述电流信号放大模块相连，用于为所述电流信号放大模块供电。

可选地，所述电源模块还包括电池，所述电池与所述直流电源模块连接。

可选地，所述电源模块包括：

交流电源模块，与所述电流信号放大模块相连，用于为所述电流信号放大模块供电。

可选地，所述电源模块还包括电池，所述电池与所述交流电源模块连接。

可选地，所述低噪声电流放大器还包括：

电源屏蔽罩，所述电源模块设置在所述电源屏蔽罩内。

可选地，所述低噪声电流放大器还包括：

铝合金机箱，所述电源模块、所述量程调节模块与所述电流信号放大模块均设置在所述铝合金机箱内。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型中的低噪声电流放大器采用电源模块供电，通过所述电流信号放大模块获取待测部件的待测电流，并进行信号放大、信号转换后得到电压信号；经过数据采集卡采集所述电压信号，并将该电压信号发送至所述显示器中以进行显示；若电压值超过量程可以调节量程调节模块调整待测电流的量程大小，从而改变所述电流信号放大模块输出的电压信号。本实用新型可用于检测微弱的电流信号，可以对高频的微弱交流信号进行有效的还原，并且具有测量精度高、响应速度快等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型低噪声电流放大器的模块结构示意图；

图2为本实用新型低噪声电流放大器的模块结构立体图一；

图3为本实用新型低噪声电流放大器的模块结构立体图二；

图4为本实用新型低噪声电流放大器的铝合金机箱位置示意图；

图5为本实用新型低噪声电流放大器的量程调节模块的反馈电路图。

符号说明：

1-直流电源模块，11-typeC充电口，2-交流电源模块，21-8字充电口，3-电池，4-电流信号放大模块，41-BNC输入接口，42-BNC输出接口，5-量程调节模块，6-电源屏蔽罩，7-铝合金机箱，8-数据采集卡。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。

本实用新型的目的是提供一种低噪声电流放大器，以解决上述现有技术存在的问题，以在能够检测微弱电流信号，对高频的微弱交流信号进行有效的还原的同时，提高测量精度。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-图2所示，本实用新型低噪声电流放大器与显示器连接，通过显示器显示输出电压信号的波形和数值。

本实用新型低噪声电流放大器包括电源模块(图中未示出)、电流信号放大模块4、数据采集卡8和量程调节模块5。

具体地，所述电源模块用于提供工作电压。

所述电流信号放大模块4分别与待测部件及所述电源模块连接；所述电流信号放大模块4用于在所述工作电压的作用下，获取所述待测部件的待测电流，并依次进行放大、信号转换得到电压信号。其中，所述电流信号放大模块4包含两个刺刀螺母连接器(BayonetNutConnector，BNC)接口，即BNC输入接口41和BNC输出接口42。其中，BNC输入接口41用于接入待测电流，BNC输出接口42用于输出电压信号；所述电流信号放大模块4的主要功能是将微弱的电流信号(如fA，pA，nA，mA级的电流)转化为可以检测的电压信号。

所述数据采集卡8分别与所述显示器及所述电流信号放大模块4连接，所述数据采集卡8用于采集所述电压信号，并发送至所述显示器中以进行显示。

所述量程调节模块5与所述电流信号放大模块4相连，所述量程调节模块5用于调节所述电流信号放大模块4中的待测电流的量程大小，即调节所述电流信号放大模块测量待测电流的灵敏度，以改变所述电流信号放大模块4输出的电压信号。所述量程调节模块5主要由自主设计的反馈电路组成，如图5所示，设有25个档位，量程范围为10^-11A～10^-3A。

进一步地，本实用新型提供了所述电源模块的四种具体实施方案。

实施例一，所述电源模块为直流电源模块1，与所述电流信号放大模块4相连，用于为所述电流信号放大模块4供电，能够将直流5V电压转化为±5V电压。所述直流电源模块1包含typeC充电口11。

实施例二，所述电源模块包括直流电源模块1和电池3，所述电池3与所述直流电源模块1连接。所述电池3由3颗18650电池加充放电保护板组成，容约量为10000mAh，可在无外接电源的情况下保证仪器持续运行至少24小时。

实施例三，所述电源模块为交流电源模块2，与所述电流信号放大模块4相连，用于为所述电流信号放大模块4供电，能够将家用220V交流电压转化为±5V电压。所述交流电源模块2包含8字充电口21。

实施例四，所述电源模块包括交流电源模块2和电池3，所述电池与所述交流电源模块4连接。

所述电流信号放大模块4包含运算放大器，所述运算放大器芯片的型号可为ADA4530或TLC2201，但并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际需要进行具体型号的选择。

此外，为了减小干扰，使检测结果更加精确，如图3所示，本实用新型低噪声电流放大器还包括：电源屏蔽罩6。

所述电源模块设置在所述电源屏蔽罩6内，可以屏蔽电源信号对所述电流信号放大模块4的干扰。

如图4所示，本实用新型低噪声电流放大器还包括：铝合金机箱7。

所述电源模块、所述量程调节模块5与所述电流信号放大模块4均设置在所述铝合金机箱7内，配有接地点，所述铝合金机箱7可以屏蔽外界信号对所述电流信号放大模块4的干扰。

本实用新型低噪声电流放大器是基于欧姆定律制作的，即I＝U/R。具体使用方法为，在外接电源或电池供电情况下，接入待检测部件，其中的待测电流信号通过BNC输入接口41接入，通过电流信号放大模块4中的运算电路产生模拟电压信号，由BNC输出接口输出信号，传输给数据采集卡8，数据采集卡8采集相应的模拟电压信号并在显示器上显示，若电压信号超出运算放大器的电压范围，则需要调整量程模块5使待测电流信号在量程范围内，将采集得到的电压信号除以量程调节模块5中反馈电路给定的等效电阻即可计算得到对应的电流值。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种低噪声电流放大器，与显示器连接，其特征在于，所述低噪声电流放大器包括：

电源模块，用于提供工作电压；

电流信号放大模块，分别与待测部件及所述电源模块连接，用于在所述工作电压的作用下，获取所述待测部件的待测电流，并依次进行放大、信号转换得到电压信号；

数据采集卡，分别与所述显示器及所述电流信号放大模块连接，用于采集所述电压信号，并发送至所述显示器中以进行显示；

量程调节模块，与所述电流信号放大模块相连，用于调节所述电流信号放大模块中的待测电流的量程大小，以改变所述电流信号放大模块输出的电压信号。

2.根据权利要求1所述的低噪声电流放大器，其特征在于，所述电源模块包括：

直流电源模块，与所述电流信号放大模块相连，用于为所述电流信号放大模块供电。

3.根据权利要求2所述的低噪声电流放大器，其特征在于，所述电源模块还包括：

电池，所述电池与所述直流电源模块连接。

4.根据权利要求1所述的低噪声电流放大器，其特征在于，所述电源模块包括：

交流电源模块，与所述电流信号放大模块相连，用于为所述电流信号放大模块供电。

5.根据权利要求4所述的低噪声电流放大器，其特征在于，所述电源模块还包括：

电池，所述电池与所述交流电源模块连接。

6.根据权利要求1所述的低噪声电流放大器，其特征在于，所述低噪声电流放大器还包括：

电源屏蔽罩，所述电源模块设置在所述电源屏蔽罩内。

7.根据权利要求1所述的低噪声电流放大器，其特征在于，所述低噪声电流放大器还包括：

铝合金机箱，所述电源模块、所述量程调节模块与所述电流信号放大模块均设置在所述铝合金机箱内。

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