CN2938118Y - 一种交流小电流的测量电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种精确测量3mA～1uA交流电流的测量电路。该测量电路包括一个放大器，所述放大器的输入端与被测电流输入连接，所述放大器的反馈电阻一端与被测电流输入连接，另一端与放大器的输出端相连。在信号地与设备外壳之间通过一个Y电容连接，滤掉信号地线上的干扰，为需要精确测量交流小电流的应用提供了非常实用的解决办法。该测量电路结构简单，输入阻抗小，元器件少，测量结果稳定，测量精度高。在实际应用中证明：在只用一个采样电阻的情况下，3mA～0.1mA的测量精度相对误差可以达到0.05％，100uA～10uA的测量精度相对误差可以达到0.5％，10uA～1uA的测量精度相对误差可以达到2％。通过选择不同的采样电阻，可以使测量的范围、测量精度得到更大的提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及交流电流测量领域，更具体地说，涉及一种用于精确测量3mA～1uA交流小电流的测量电路。
背景技术
在交流电流测量领域中，现有测量电路或测量装置一般均用于测量20A、200A、600A、1000A等大电流，少数可以测量0.2～2A范围的小电流且可保证其误差在2％之内。中国专利CN2337564.Y提出了一种用硅钢片铁芯制成的钳形交流小电流传感器，可用于测量2～200mA交流小电流，且误差可控制在5％之内。但是，目前还没有用于测量更小的交流电流的方法，如在3mA～1uA范围内的交流电流的测量方法。而测量小电流的场合远比大电流多，尤其对于小交流电流，其精度也要求较高。所以非常需要有一种测量精度高、稳定性好的交流小电流的测量电路。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述测量范围有限、测量精度不足等缺陷，提供一种测量精度高、稳定性好的交流小电流的测量电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可用于测量交流小电流的测量电路，包括一个放大器，所述放大器的输入端与被测电流输入连接，所述放大器的反馈电阻一端与被测电流输入连接，另一端与放大器的输出端相连。
在本实用新型所述的交流小电流的测量电路中，所述放大器的反相输入端与被测电流输入相连，所述放大器的同相输入端接地。
在本实用新型所述的交流小电流的测量电路中，所述放大器的同相输入端与被测电流输入相连，所述放大器的反相输入端接地。
在本实用新型所述的交流小电流的测量电路中，所述测量电路的信号地通过一个Y电容与设备外壳相连。所述Y电容包括103或472Y电容。
在本实用新型所述的交流小电流的测量电路中，当被测电流小于等于1uA时，运算放大器的输入管脚应悬浮在空中，其它管脚用信号地线包围，输入信号通过导线直接连接。
实施本实用新型的交流小电流的测量电路，具有以下有益效果：测量电路结构简单，输入阻抗小，元器件少，测量结果稳定，测量精度高。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型的电路原理图；
图2是本实用新型中测量交流小电流的实验电路图。
具体实施方式
如图1所示，在本实用新型的测量电路中，包括一个运算放大器。图1中，运算放大器的反相输入端与被测电流相连，同相输入端接地，构成反相放大器。反馈电阻的一端与被测电流相连，另一端与放大器的输出端相连，构成负反馈，从而保证放大器工作于线性区。当然，也可采用运算放大器的同相输入端与被测电流相连，而反相输入端接地的连接方式，不过，此时反馈电阻的连接应保证放大器不会处于振荡状态。在运算放大器输出端即可得到被测电流的测量值。在本发明的优选实施例中，采用型号为LF412的运算放大器。
该测量电路要求输入信号源的输入电阻接近为0的情况下使用效果最佳，当电流小于1uA的时候，运算放大器的输入管脚不要函焊在电路板上，而应该悬浮在空中，其它管脚用信号地线包围，防止漏电流，输入信号通过导线直接连接，不要通过PCB板输入信号。测量电流在1uA以上时，运算放大器要选择基极电流和偏流在100pA左右的精密运算放大器。测量电流在1uA～10nA之间时，运算放大器要选择基极电流和偏流在1pA左右的精密运算放大器。输入电流通过反馈电阻Rf，产生一个成比例的输出电压：
Vo＝-(Iin*Rf)
增益的大小由反馈电阻Rf确定，通过较大值的反馈电阻Rf测量较小的电流，电流的输入值一般不要大于10mA，反馈电阻Rf不要大于100M。
在该测量电路中，信号地与外壳之间的Y电容不可缺少。一般来说，地线都存在干扰，对于小的交流信号会被地线上的纹波淹没，所以在地线与外壳之间提供高频杂波的通道，让干扰流回大地，否则测量信号的稳定度差。同时Y电容有2000～5000V的耐压能力，所以对设备的安全特性没有影响。Y电容包括103或472Y电容。本实用新型的优选实施例中，采用了103Y电容。
图2是利用本实用新型的测量电路对交流小电流进行测量的实验电路。如图2所示，其中包括如下实验设备：
(1)交流信号源CL301V2一台，精度为0.05％；
(2)双级互感器一个，额定电流10A，变比1∶200；
(3)高稳定度电阻(±10ppm/℃)3个，阻值为：100欧、1K欧、10K欧；
(4)互感器校验仪CL181一台。
互感器校验仪的(D、K)回路为电流测量回路，其中小电流测量范围为3mA～1uA，K为电流输入端，D为电流输出端；(Tx、To)回路为电流测量回路，其电流测量范围为6A～10mA，To为电流输入端，Tx为电流输出端。
该实验电路通过CL301V2提供12A～1A高精度、高稳定度的电流信号，由1∶200的0.01级的双极互感器变换为60mA～5mA的电流信号，再经过10K、1K的精密电阻与100欧的精密电阻分流，产生高精度、高稳定度3mA～1uA的电流信号源作为(D、K)回路的电流测量信号。由于CL181互感器校验仪同时需要(Tx、To)回路工作才显示(D、K)回路的测量值，所以实验图中同时提供(Tx、To)回路的测量电流。
下表为根据图1中的测量电路具体应用后，从图2的测量实验电路中得到的实验数据：
| 信号的发生 | 输入标准值(uA) | 差值回路测量值(uA) | 相对误差(％) |
| 3mAIa＝12A～1A、R2＝100欧、R1＝1K欧，由此产生3mA～300uA的标准电流。 | 3000 | 2999.93～3000.23 | -0.0023～0.0076 |
| 2750 | 2749.97～2750.39 | -0.0011～0.0142 | |
| 2500 | 2499.97～2500.26 | -0.0012～0.0104 | |
| 2250 | 2249.97～2250.33 | -0.0013～0.0147 | |
| 2000 | 1999.86～2000.21 | -0.0070～0.0105 | |
| 1750 | 1750.03～1750.25 | -0.0017～0.0143 | |
| 1500 | 1499.96～1500.31 | -0.0027～0.0207 | |
| 1250 | 1250.04～1250.27 | -0.0032～0.0216 | |
| 1000 | 999.90～1000.12 | -0.010～0.0120 | |
| 750 | 749.90～750.12 | -0.0133～0.0160 | |
| 600 | 599.98～600.21 | -0.0033～0.0350 | |
| 500 | 499.94～500.15 | -0.0120～0.0300 | |
| 400 | 399.93～400.20 | -0.0175～0.0500 | |
| 300 | 299.97～300.12 | -0.0100～0.0400 | |
| 0.3mAIa＝12A～1A、R2＝100欧、R1＝10K欧，由此产生300uA～5uA的标准电流。 | 300 | 299.99～300.05 | -0.0033～0.0167 |
| 250 | 249.96～250.04 | -0.016～0.016 | |
| 200 | 199.97～200.04 | -0.015～0.020 | |
| 150 | 149.98～150.05 | -0.013～0.033 | |
| 100 | 99.98～100.05 | -0.020～0.050 | |
| 90 | 89.98～90.05 | -0.022～0.055 | |
| 80 | 79.98～80.05 | -0.025～0.063 | |
| 70 | 69.98～70.05 | -0.029～0.071 | |
| 60 | 59.98～60.05 | -0.033～0.083 | |
| 50 | 49.98～50.05 | -0.040～0.100 | |
| 40 | 39.98～40.05 | -0.050～0.125 | |
| 30 | 29.98～30.05 | -0.067～0.167 | |
| 20 | 19.97～20.04 | -0.150～0.200 | |
| 10 | 9.98～10.04 | -0.200～0.400 | |
| 5 | 4.97～5.04 | -0.600～0.8000 | |
| 2 | 1.98～2.02 | -1.000～1.000 | |
| 1 | 0.99～1.02 | -1.000～2.000 |
由上述实验可知：在只用一个采样电阻的情况下，3mA～0.1mA的测量精度相对误差可以达到0.05％，100uA～10uA的测量精度相对误差可以达到0.5％，10uA～1uA的测量精度相对误差可以达到2％。通过选择不同的采样电阻，可以使测量的范围、测量精度得到更大的提高，为需要交流小电流精确测量的应用提供了非常实用的解决办法。
本实用新型的有益效果在于，该测量电话可测量3mA～1uA的交流小电流，测量精度高、稳定性好。而且该测量电路的元器件少，实现容易。
Claims (6)
1、一种交流小电流的测量电路，包括一个运算放大器，其特征在于，所述运算放大器的输入端与被测电流输入连接，所述运算放大器的反馈电阻一端与被测电流输入连接，另一端与运算放大器的输出端相连。
2、根据权利要求1所述的交流小电流的测量电路，其特征在于，所述运算放大器的反相输入端与被测电流输入相连，所述运算放大器的同相输入端接地。
3、根据权利要求1所述的交流小电流的测量电路，其特征在于，所述运算放大器的同相输入端与被测电流输入相连，所述运算放大器的反相输入端接地。
4、根据权利要求1所述的交流小电流的测量电路，其特征在于，所述测量电路的信号地通过一个Y电容与设备外壳相连。
5、根据权利要求4所述的交流小电流的测量电路，其特征在于，所述Y电容包括103或472Y电容。
6、根据权利要求1-5任一项所述的交流小电流的测量电路，其特征在于，当被测电流小于等于1uA时，运算放大器的输入管脚应悬浮在空中，其它管脚用信号地线包围，输入信号通过导线直接连接。
Priority Applications (1)
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| CN 200620014433 CN2938118Y (zh) | 2006-08-30 | 2006-08-30 | 一种交流小电流的测量电路 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103197109A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-07-10 | 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 | 一种用于电参量精密测量的电路阻抗及电压有源补偿器 |
| CN103616549A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-03-05 | 国家电网公司 | 一种基于隔离式pcb型罗氏线圈的宽频小电流测量装置 |
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2006
- 2006-08-30 CN CN 200620014433 patent/CN2938118Y/zh not_active Expired - Fee Related
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