专利名称：静态电荷源及其校准方法
技术领域：
本发明涉及电荷源技术，特别是一种静态电荷源及其校准方法。所述静态电荷源的输出电荷量受输出负载和输出电压的影响很小，具有稳恒输出特性，可称之为“直流(或静态)恒荷源”，能适用于高精度电路。
背景技术：
静态电荷源能够用于校准电荷测量仪器、电荷放大器和信号调理器，也称电荷校准器，其基本工作原理如
图1所示。图1中，静态电荷源I包括直流电压源Es，所述直流电压源Es的高端通过内部参考电容Cs连接电荷输出高端2，所述直流电压源Es低端连接电荷输出低端3，在电荷输出高端2与电荷输出低端3之间形成电荷源输出电压Vo，静态电荷量Q。自内部参考电容Cs经电荷输出高端2输出。在Es的直流电压值和Cs的电容值已知的情况下，根据公式(I)确定输出的静态电荷量Q。，其前提是输出电压Vo为零，或者小到可以忽略的程度。Q0=CsXEs....................................(I)这种电荷源结构简单，输出噪声小，但存在着如下问题:(I)输出电荷量受被校准仪器的输入电容的影响:由于静态电荷源主要用于校准电荷测试仪器和电荷放大器等，某些被校准的仪器采用电容器对电荷量进行采样，该电容器成为静态电荷源输出端的负载，这时，等效电路如图2所示。在图2中，静态电荷源I的电荷输出高端2与电荷输出低端3之间连接着负载电容CL。当输出端的负载电容值为Q时，实际的输出电荷量为:
权利要求
1.静态电荷源，包括直流电压源，所述直流电压源的高端通过内部参考电容连接电荷输出高端，其特征在于，所述内部参考电容与所述电荷输出高端之间的电荷输出节点连接放大电路的同相端，所述直流电压源的低端、所述放大电路的反向端和跟随电压输出端分别连接在直流电压源低端节点，相对于所述电荷输出高端的电荷输出低端接地。
2.根据权利要求1所述的静态电荷源，其特征在于，所述直流电压源包括数模转换器，所述数模转换器连接直流电源模块，并通过光电隔离模块连接CPU。
3.根据权利要求1所述的静态电荷源，其特征在于，所述放大电路通过隔离电源模块连接直流电源模块。
4.根据权利要求1所述的静态电荷源，其特征在于，所述内部参考电容与程控开关并联。
5.一种校准上述静态电荷源的方法，其特征在于，包括以下步骤:A、在所述静态电荷源的电荷输出高端与电荷输出低端之间连接一个标准电容，其电容值为Cn ;B、将所述静态电荷源的输出的静态电荷量设置为O，然后用直流数字电压表测量跟随电压输出端的第I个直流电压值Vcl ;C、将所述静态电荷源的输出的静态电荷量设置为Qs，然后用直流数字电压表测量跟随电压输出端的第2个直流电压值Vc2，通过Vc2减去Vcl得到Vc，通过Vc与Cn的乘积得到输出的静态电荷量标准值Qn，比较设置值Qs与标准值Qn完成校准。
全文摘要
静态电荷源及其校准方法，所述静态电荷源的输出电荷量受输出负载和输出电压的影响很小，能适用于高精度电路，包括直流电压源，所述直流电压源的高端通过内部参考电容连接电荷输出高端，其特征在于，所述内部参考电容与所述电荷输出高端之间的电荷输出节点连接放大电路的同相端，所述直流电压源的低端、所述放大电路的反向端和跟随电压输出端分别连接在直流电压源低端节点，相对于所述电荷输出高端的电荷输出低端接地。
文档编号G01R35/00GK103178708SQ20131004878
公开日2013年6月26日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者王斌, 延峰, 冯文武, 桑琳, 焦海妮 申请人:北京东方计量测试研究所