KR20210145745A - 소전류 증폭용 증폭 장치 - Google Patents

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KR20210145745A
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노르베르트 롤프
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인피콘 게엠베하
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Abstract

전류를 수신하는 증폭 장치는 100pA 미만의 소전류를 측정하기 위한 제1 전류 경로, 적어도 하나의 제1 증폭기(1), 출력, 반전 입력(30), 출력을 반전 입력(30)에 연결하는 제1 피드백 경로(41) 및 제1 피드백 경로(41)에 포함된 피드백 요소(2)를 갖는 제1 전류 경로에 포함된 입력 증폭 장치(50)를 포함하고,
제1 증폭기(1)는 적어도 하나의 보호 요소(18, 19, 20, 21)와 제1 전류 경로에서 수신되는 전류의 적어도 10배의 최대 전류로 더 큰 전류를 측정하기 위한 제2 전류 경로를 갖고, 증폭기(1)의 보호 요소(18, 19, 20, 21) 중 적어도 하나는 제2 전류 경로의 일부인 것을 특징으로 하는 증폭기이다.

Description

소전류 증폭용 증폭 장치
본 발명은 소전류를 증폭하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
많은 측정 장치(예: 질량 분석기 또는 진공 측정 장치)에서 측정값은 전극에 충돌하는 양 또는 음으로 대전된 입자에 의해 생성된 전류를 기준으로 형성된다. 발생하는 이온 또는 전자 전류의 강도를 측정하는 동적 범위는 매우 크다. 동적 범위는 종종 수백 아토암페어에서 수 마이크로암페어에 이르기까지 수십 년에 걸쳐 나타난다.
특히, 진공 측정 장치, 낮은 압력 범위 및 누설 감지기에서 소전류를 측정해야 한다. 이러한 목적으로 질량 분석기가 자주 사용된다. 10 펨토암페어(fA) 미만의 매우 작은 전류의 경우, 작은 전류 측정에서 더 큰 전류 측정으로 범위 스위칭 시 더 큰 전류도 동시에 측정할 수 있는 증폭기를 설정할 때 회로 문제가 발생한다. 저항을 사용하는 전류 증폭기는 값이 증가함에 따라 저항의 전류 노이즈가 감소하기 때문에 매우 작은 전류에 대해 높은 임피던스 저항을 포함해야 한다. 그러나 예를 들어 10pA보다 큰 전류의 경우 저항 양단의 전압 강하가 너무 커지므로 높은 임피던스 저항을 사용할 수 없다. 커패시터를 기준 구성 요소로 사용하면 저항과 유사한 문제가 발생한다. 선행기술에 따른 증폭기에서, 반도체 스위치 또는 릴레이는 저항 또는 전류 경로를 전환하여 소전류를 측정하기 위한 동작 상태에서 더 큰 전류를 측정하기 위한 동작 상태로 스위칭할 수 있도록 하는 데 사용된다. 모든 경우에 이러한 목적을 위해 추가 구성 요소가 필요하며, 이는 가장 작은 전류가 흐르고 측정되어야 하는 민감한 입력단에 연결된다.
이러한 입자 전류를 측정하기 위해 입자 전류, 즉 이온 전류 또는 전자 전류로부터 측정 가능한 측정 전위를 생성하는 측정 장치가 사용된다. 이를 위해 측정 장치에는 전류 증폭기가 있으며, 일반적으로 연산 증폭기가 포함된다. 예를 들어 연산 증폭기의 피드백 경로에 배치된 전기 측정 저항은 증폭된 전류에서 측정 가능한 전위를 생성하는 데 사용된다.
같은 측정 회로로 발생하는 입자 전류의 전체 동적 범위를 포괄하기 위해 기존 증폭기와 본 발명에 따른 증폭기 모두 100pA(예: 1pA) 미만의 소전류를 측정하기 위한 민감한 동작과 최소 1pA(예: 100pA)보다 더 큰 전류를 측정하기 위한 동작 사이의 스위칭을 제공한다. 기존 전류 증폭기에서 스위칭은 예컨대 섹터 필드 질량 분석기에서 릴레이를 사용하여 수행된다. 큰 전류 범위를 포괄하는 저항 기반 전류 증폭기의 경우 소전류에는 높은 임피던스 저항만 고려할 수 있고 더 큰 전류에는 낮은 임피던스 구성 요소만 큰 전류를 전달할 수 있기 때문에 범위 스위칭을 생략할 수 없다. 소전류의 경우 저항 노이즈가 적용 범위를 제한한다.
EP 0 615 669 B1은 전류 신호가 다이오드를 통해 전송되는 증폭기를 설명한다.
특허문헌 1: 대한민국 등록특허공보 제10-2078117호
본 발명의 목적은 더 큰 전류를 증폭하기 위해 스위칭을 개선한 소전류 증폭용 증폭 장치 및 이에 대응하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 증폭 장치는 독립 청구항 1의 특징에 의해 정의된다.
본 발명에 따르면, 증폭 장치는 소전류를 증폭하기 위한 제1 전류 경로를 갖는다. 제1 소전류 경로에는 보호 다이오드와 같은 보호 요소가 하나 이상 있는 제1 증폭기가 하나 이상 있고 입력 증폭 장치의 출력을 반전 입력에 연결하는 피드백 경로의 피드백 요소가 있는 입력 증폭 장치가 포함된다. 더 큰 전류를 측정하는 경우, 제1 전류 경로와 최소한 부분적으로 다른 제2 전류 경로가 제공되고 형성된다. 제1 증폭기의 보호 요소 중 하나 이상이 제2 전류 경로에 포함되어 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 더 큰 전류를 측정하기 위한 입력에서 증폭 장치가 제공되고, 가장 작은 전류를 측정하기 위한 것, 즉 전류 입력, 피드백 요소 형태의 측정 저항 및 적어도 제1 증폭기를 갖는 입력 증폭 장치 외에 추가 구성 요소가 필요하지 않다. 일반적으로 사용되는 입력 증폭기에는 입력 범위 내에 보호 다이오드와 같은 보호 요소가 이미 장착되어 있으며, 이 보호 요소는 입력 회로를 보호하기 위해 통합 회로에 필요하다. 본 발명에 따르면, 상기 보호 요소들은 범위 전환용으로 사용된다. 따라서 회로의 가장 작은 전류를 측정하는 데 가장 민감한 범위는 다른 전류 양을 측정하는 데 다른 범위가 없는 것처럼 안정적이다. 범위가 민감 범위에서 더 큰 전류를 측정하는 범위로 변경되면 입력 전류가 하나 이상의 보호 요소를 통해 흐르므로 입력 범위가 훨씬 큰 입력 전류에도 낮은 임피던스가 된다. 보호 요소가 제1 증폭기의 통합 회로에 있어야 하므로 모든 증폭기 모듈을 사용할 수 있는 것은 아니다. 공급 전압에 보호 요소가 있는 증폭기 모듈과 입력 라인 사이에 보호 요소가 있는 증폭기 모듈을 모두 사용할 수 있다.
입력 증폭 장치에는 n ≥ 1의 n 증폭기가 여러 개 있을 수 있다. 가장 간단한 n=1의 경우, 입력 증폭 장치에는 제1 증폭기만 포함된다. n ≥ 2의 경우, 입력 증폭 장치는 증폭기 조합을 형성하는 최소 2개의 증폭기로 구성될 수 있다.
입력 증폭 장치에는 반전 입력 및 출력이 있다. 출력은 피드백 경로를 통해 입력 증폭 장치의 반전 입력에 연결된다. 피드백 요소는 피드백 경로에 포함되어 있다.
증폭기는 연산 증폭기 및/또는 보호 요소는 보호 다이오드이다.
이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면,스위칭을 개선한 소전류 증폭용 증폭 장치를 통해 더 큰 전류를 증폭할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 제1 동작 상태에서의 예시적인 실시예를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 세부 정보를 도시시한 도면.
도 3은 제2 동작 상태에서의 예시적인 실시예를 도시한 도면.
도 4는 제2 예시적인 실시예에 따른 도 1 또는 도 3의 상세 정보를 도시한 도면.
도시된 예시적인 실시예의 증폭 장치는 반전 입력(30), 비반전 입력(31), 출력(34), 양 전원 공급 연결(32) 및 음 전원 공급 연결(33)이 있는 제1 연산 증폭기(1)로 구성된다.
연산 증폭기는 보호 요소(18, 19, 20, 21)를 포함하며, 이 경우 다이오드는 반전 입력(30)과 비반전 입력(31) 사이 및 두 개의 전원 공급 연결(32, 33) 사이에 브리지 정류 회로 방식으로 배치되어 그것들을 상호 연결한다. 다이오드(18, 19, 20, 21)는 음 전원 공급 연결(33)에서 양 전원 공급 연결(32) 쪽으로 전도하고 반대 방향으로 차단하도록 배치되어 있다.
"브리지 정류 회로 방식에서"라는 표현은 브리지 분기에 연산 증폭기(1)의 입력(30, 31)이 2개 포함되어 있음을 의미한다. 이는 이상적인 연산 증폭기에서는 두 입력(30, 31) 사이의 전압이 낮아지지 않는다는 생각에 기반한다. 브리지 분기의 한 쪽 끝은 반전 입력(30)에 연결되고 다른 쪽 끝은 비반전 입력(31)에 연결된다. 따라서 이상적인 연산 증폭기에서 0인 두 입력 사이에서 발생하는 차동 전압은 브리지 분기의 일부이다.
제1 연산 증폭기(1)의 출력(34)은 출력이 피드백 분기(41)를 통해 제1 연산 증폭기(1)의 반전 입력(30)에 연결된 제2 연산 증폭기(3)의 비반전 입력(35)에 연결된다. 피드백 경로(41)는 피드백 경로(41)가 제3 스위치(12)를 통해 약 0.5볼트의 다이오드 순방향 전압의 전압이 인가되는 입력(22)에 연결되는 2개의 저항(2, 4)을 포함한다.
제2 연산 증폭기(3)의 출력(16)은 제어 요소(5)를 통해 접지에 더 연결된다. 제어 요소(5)는 저항(5a), 커패시터(5b) 및 추가 저항(5c)으로 구성된다. 제2 연산 증폭기(3)의 반전 입력(36)은 커패시터(5b)와 추가 저항(5c) 사이의 피드백을 위해 전기적으로 연결된다.
제1 연산 증폭기(1)의 출력(34)은 제1 저항(6a)을 통해 제1 연산 증폭기(1)의 양 전원 공급 연결(32)에 연결되고 제2 저항(6b)을 통해 음 전원 공급 연결(33)에 연결된다. 음 전원 공급 연결(33)은 제1 스위치(10)를 통해 전압원(14) 또는 접지(10)에 인가되는 -5볼트의 공급 전압에 교대로 연결 가능하다.
제1 연산 증폭기(1)의 양 전원 공급 연결(32)은 저항(8)을 통해 출력(17)이 피드백 되는 제3 연산 증폭기(7)의 반전 입력(38)에 전기적으로 연결된다. 저항(8)은 제3 연산 증폭기(7)의 출력(17)에서 제1 연산 증폭기(1)의 양 전원 공급 연결(32) 방향으로 전도되고 반대 방향으로 차단되는 다이오드(9)에 의해 브리지 된다.
제1 증폭기(1)와 제2 증폭기(3)는 입력 증폭 장치(50)를 형성하고, 두 증폭기(1, 3)는 증폭기 조합을 형성한다. 피드백 경로(41)는 입력 증폭기 조합(50)의 출력을 반전 입력(30)에 연결한다.
제3 연산 증폭기(7)의 비반전 입력(37)은 제2 전기 스위치(11)를 통해 전압원(15), 이 경우에는, 5볼트 또는 접지에 선택적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 증폭 장치의 예시적인 실시예에서, 제1 연산 증폭기(1)는 입력 증폭기로 사용되며, 보호 요소(18, 19, 20, 21)는 공급 전압에 대한 입력 보호 다이오드로서 제공된다. 증폭 장치가 가장 민감한 범위에서 예를 들어 100pA 미만의 소전류를 측정하기 위해 동작되는 경우 입력 전류 신호는 입력(13)을 통해 제1 연산 증폭기(1)에 도달한다. 제1 연산 증폭기(1)는 도 1에 도시된 스위치 위치에서 제1 스위치(10)를 통해 전압원(14)으로부터 음 전원 공급 전압을 수신한다. 연산 증폭기(1)는 제3 연산 증폭기(7)의 비반전 입력(37)에서 도 1에 도시된 스위치 위치의 제2 스위치(11)를 통해 전압원(15)(이 경우 +5볼트에 해당)으로부터 양 전원 공급 전압을 수신한다.
제3 연산 증폭기(7) 출력(17)에서의 출력 전압은 다이오드(9)의 다이오드 순방향 전압에 의해 증가된 값으로 자체적으로 조절된다. 그 결과, 제1 연산 증폭기(1)에 도달하는 전압은 제3 연산 증폭기(7)의 비반전 입력(37)에서의 전압만큼 커지게 된다.
증폭기(7)는 입력 증폭 장치(50)의 일부가 아니다. 증폭기(7)는 입력 증폭 장치(50)의 입력(13)에서 더 큰 전류를 수신하는 역할을 한다. 입력 전류는 증폭기(1)를 통해 다이오드(18)을 통해 증폭기(7)의 입력(38)으로 직접 흐른다. 그러나 입력(13)의 더 작은 전류는 먼저 입력 증폭 장치(50)에 의해 증폭된다.
제3 전기 스위치(12)는 소전류를 측정하기 위해 도 1에 도시된 이러한 동작 상태에서 개방된다. 피드백 저항(4, 2)은 함께 피드백 요소를 형성하며, 이 경우에는 전기 저항의 형태이다.
이 경우, 제1 연산 증폭기(1)의 반전 입력(30)에서 입력(13)은 규약(virtual) 영점을 나타내며, 이는 입력(13)에 상당한 전압이 존재하지 않음을 의미한다.
제1 연산 증폭기(1)의 입력 전류에 비례하는 반전 전압이 제2 연산 증폭기(3)의 출력(16)에 인가된다. 입력 증폭기의 보호 다이오드(18, 19, 20, 21)는 이제 각각 역방향으로 동작하므로 감지할 수 있는 전류가 흐르지 않는다.
제1 연산 증폭기(1)와 제2 연산 증폭기(3)의 입력 증폭 장치(50)는 제어 회로를 형성한다. 제어 요소(5)는 사용된 요소(5a, 5b, 5c)의 차단 주파수에 따라 수치가 정해져야 회로가 안정적으로 유지된다. 예컨대 전기 저항(5a)은 120k옴, 커패시터(5b)는 1nF, 전기 저항(5c)은 10k옴에서 안정적으로 유지된다.
도 1은 전체 증폭 장치를 도시하고, 도 2는 제1 연산 증폭기(1)와 그 내부에 배치된 보호 요소(18, 19, 20, 21) 및 제1 연산 증폭기(1)의 연결과의 전기적 상호 연결을 상세히 도시한다.
도 3은 제2 전류 경로를 통해 더 큰 전류를 측정하기 위한 동작 상태의 증폭 장치를 도시한다. 이를 위해 증폭 장치는 제1 전기 스위치(10)가 접지 전위로 스위칭되는 확장된 전류 범위에서 동작한다. 따라서, 입력 증폭기의 음 전원 공급 연결(33)에 대략 0볼트의 전압이 인가된다. 입력 보호 요소(20, 21)는 계속 차단된다.
제2 스위치(11)도 접지 전위로 전환된다. 제3 연산 증폭기(7)는 제3 연산 증폭기(7)의 반전 입력(38)과 비반전 입력(37) 사이에 감지할 수 있는 차동 전압이 없도록 피드백 저항(8)으로 자체를 조절하기 때문에, 양 전원 공급 연결(32)에서 제1 연산 증폭기(1)의 양 전원 공급 또한 0볼트에 가까울 것이다. 이제 입력 연결(13)에 입력 전류가 인가되면 보호 다이오드(18)를 통해 양 전원 공급 연결(32)로 흐른다.
제3 전기 스위치(12)는 이 동작 조건에서 닫혀서 연결(22)에 인가된 전압, 이 경우에는 0.5V가 보호 다이오드(18)의 다이오드 순방향 전압에 따라 피드백 저항(2)에 인가되어 가능한 한 적은 전류가 피드백 저항(2)을 통해 흐르도록 한다.
입력(13)에서 더 큰 전류에 대한 제2 전류 경로는 이제 보호 다이오드(18)를 통해 제3 연산 증폭기(7)의 피드백 저항(8)으로 이어진다. 입력 전류에 비례하는 반전된 전압이 피드백 저항(8)을 가로질러 인가되며, 이는 제3 연산 증폭기(7)의 출력(17)에서 탭 될 수 있다. 이 경우 다이오드(9)가 차단된다. 더 큰 전류를 측정하기 위한 제2 전류 경로는 제1 연산 증폭기(1)의 반전 입력(30)에서 보호 다이오드(18, 19, 20, 21)의 보호 다이오드(18)를 거쳐 제1 연산 증폭기(1)의 양 전원 공급 연결(32)로 이어지며 거기에서 제3 연산 증폭기(7)의 피드백 저항(8)을 통해 출력 연결(17)로 이어진다.
설명된 회로 배치에서, 입력 전압(13)은 더 큰 전류에 대한 전류 경로에서 동작할 때 보호 요소(18)의 순방향 전압에 의해 증가된다. 이러한 특성을 피하기 위해 스위치 10과 11의 접지점은 보호 요소(18)의 순방향 전압에 의해 낮아질 수 있다. 이 경우 피드백 요소(2)는 입력에 220볼트가 인가될 때 무전류이다.
제2 전류 경로의 추가 개선은 다이오드(9)가 도 4에 따라 분할될 때 발생한다. 제2 전류 경로가 활성화된 경우 음 전압이 출력(17)에 인가된다. 다이오드의 역전류는 측정을 왜곡한다. 도 4에 따라 회로를 보완하면 다이오드(9b)의 음 전압이 떨어진다. 그러면 대략 제로(0) 볼트가 다이오드(9a)의 양쪽에 인가되어 역전류를 상당히 감소시킨다.
여기에서는 양 입력 전류에 대한 회로를 설명했다. 원칙적으로 음(네거티브) 또는 양 전류 방향에 대한 회로 변형이 가능하다.
1: 제1 증폭기
3: 추가 증폭기
7: 제3 증폭기
30: 반전 입력
41: 제1 피드백 경로
50: 입력 증폭 장치

Claims (16)

  1. 전류를 수신하는 증폭 장치에 있어서,
    100pA 미만의 소전류를 측정하기 위한 제1 전류 경로;
    상기 제1 전류 경로에 포함된 입력 증폭 장치(50)로서,
    적어도 하나의 제1 증폭기(1),
    출력,
    반전 입력(30),
    상기 출력을 상기 반전 입력(30)에 연결하는 제1 피드백 경로(41) 및
    상기 제1 피드백 경로(41)에 포함된 피드백 요소(2)를 포함하며,
    상기 제1 증폭기(1)는 하나 이상의 보호 요소(18, 19, 20, 21)를 갖는 입력 증폭 장치; 및
    상기 제1 전류 경로에서 수신되는 전류의 적어도 10배의 최대 전류로 더 큰 전류를 측정하기 위한 제2 전류 경로;를 포함하며,
    상기 입력 증폭 장치(50)의 보호 요소(18, 19, 20, 21) 중 적어도 하나는 상기 제2 전류 경로의 일부인 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 증폭기(1)의 공급 전압은 상기 보호 요소(18, 19, 20, 21) 중 적어도 하나에 인가되는 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호 요소(18, 19, 20, 21) 중 적어도 하나는 상기 제1 증폭기(1)의 2개의 입력(30, 31) 사이에 배치되고 그것에 연결되는 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 피드백 경로(41)의 피드백 요소(2)는 전기 저항인 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 피드백 경로(41)의 피드백 요소(2)는 커패시터인 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 증폭 장치(50)는 상기 제1 증폭기(1)와 함께 제어 루프를 형성하는 적어도 하나의 추가 증폭기(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 증폭기(1)의 2개의 공급 연결(32, 33) 중 적어도 하나는 전기 저항(6a, 6b)을 통해 상기 제1 증폭기(1)의 출력에 연결되는 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드백 경로(41)는 상기 제1 증폭기(1)와 상기 적어도 하나의 추가 증폭기로 구성된 상기 입력 증폭 장치(50)의 마지막 증폭기의 출력을 상기 입력 증폭 장치(50)의 반전 입력(30)에 연결하는 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 증폭기(1)의 음 전원 공급 연결(33)은 제1 스위치(10)를 통해 음 전원 공급 전압(14) 또는 접지에 선택적으로 연결될 수 있고, 상기 제 1 증폭기(1)의 양 전원 공급 연결(32)은 제3 증폭기(7)의 상기 반전 연결(38)에 전기적으로 전도성으로 연결되며, 상기 제3 증폭기(7)의 상기 비반전 입력(37)은 제2 스위치(11)를 통해 양 전원 공급 전압(15) 또는 접지에 선택적으로 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 증폭기(7)는 전기 저항(8) 및 상기 저항(8)과 병렬로 배치되고 상기 제3 증폭기의 출력(17)으로부터 상기 제1 증폭기(1)의 양 전원 공급 연결(32) 방향으로는 전도되고 반대 방향으로는 차단하는 전기 다이오드를 갖는 제2 피드백 경로(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 피드백 경로(41)는 제3 스위치(12)를 통해 상기 스위치 위치에 따라 상기 피드백 요소(2)에서의 전류 흐름을 방지하거나 허용하는 전압에 선택적으로 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치(10, 11)의 접지 기준 및 기준 전압(22)은 상기 보호 요소(18)의 순방향 전압에 의해 변경되는 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 피드백 경로(43)는 두 개의 다이오드(9a, 9b)를 포함하고, 그 사이에 저항(39)이 상기 스위치(11)에 대해 연결되는 것을 특징으로 하는, 전류를 수신하는 증폭 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따르는 질량 분석 센서 또는 전체 압력 센서 및 증폭 장치를 포함하는 가스 감지기.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따르는 증폭 장치를 사용하여 전류를 측정하는 방법에 있어서,
    상기 제1 전류 경로로부터 상기 제2전류 경로로의 스위칭은 상기 제1 증폭기(1)의 음 전원 공급 연결(33)을 접지에 연결하여 발생하는 것을 특징으로 하는, 전류를 측정하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전류 경로를 스위칭하기 위해, 상기 반전 입력이 상기 제1 증폭기(1)의 양 전원 공급 연결(32)에 연결된 제3 증폭기(7)의 비반전 입력은 접지에 추가로 연결되는 것을 특징으로 하는, 전류를 측정하는 방법.














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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102078117B1 (ko) 2012-06-01 2020-02-17 스미스 디텍션-워트포드 리미티드 오프셋을 가진 용량성 트랜스임피던스 증폭기

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2723609A1 (de) * 1977-05-25 1978-11-30 Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg Eingangsschaltung fuer einen messverstaerker
DE4140112A1 (de) * 1991-12-05 1993-06-09 Leybold Ag, 6450 Hanau, De Verfahren und schaltung zur messung von teilchenstroemen
DE102007030172A1 (de) * 2007-06-27 2009-01-15 Forschungszentrum Jülich GmbH Strommessgerät mit hoher Dynamik und kleiner Zeitkonstante
CN101236404B (zh) * 2008-02-29 2010-06-02 钱生宏 一种延时切换控制器
CN101556169A (zh) * 2008-04-07 2009-10-14 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种微电流放大器
JP4800371B2 (ja) * 2008-07-30 2011-10-26 富士男 小澤 レンジ切り替え回路
US8278909B2 (en) * 2009-07-16 2012-10-02 Mks Instruments, Inc. Wide-dynamic range electrometer with a fast response
US9274145B2 (en) * 2012-10-22 2016-03-01 Tektronix, Inc. Active shunt ammeter apparatus and method
CN103558445B (zh) * 2013-11-13 2019-05-21 福禄克精密测量有限公司 电流检测电路以及测量装置
CN103592498B (zh) * 2013-11-13 2019-05-03 福禄克精密测量有限公司 电流检测电路
CN203708590U (zh) * 2014-01-26 2014-07-09 深圳市梓晶微科技有限公司 一种具有高功率因数高效率的led线性恒流控制电路
CN203759112U (zh) * 2014-03-31 2014-08-06 深圳市嘉力电气技术有限公司 一种高频电流检测电路
CN105372525A (zh) * 2015-11-09 2016-03-02 上海芯哲微电子科技有限公司 运算放大器的测试电路
CN106936423A (zh) * 2015-12-29 2017-07-07 柳州桂通科技股份有限公司 运算放大器、驱动接口、测控设备、驱动电路和驱动器
CN107171650B (zh) * 2016-03-08 2020-04-17 晶豪科技股份有限公司 可变增益放大电路
JP6594810B2 (ja) * 2016-03-23 2019-10-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電流検出回路及びそれを備えたdcdcコンバータ
US9806685B1 (en) * 2016-05-13 2017-10-31 Mks Instruments, Inc. Trans-impedance amplifier with increased dynamic range
US10338224B2 (en) * 2017-03-27 2019-07-02 Analog Devices Global Unlimited Company High dynamic range analog front-end receiver for long range LIDAR

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102078117B1 (ko) 2012-06-01 2020-02-17 스미스 디텍션-워트포드 리미티드 오프셋을 가진 용량성 트랜스임피던스 증폭기

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