电流测量电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电流测量电路，包括积分电路、模数转换电路、处理器单元以及开关控制电路，所述积分电路将待测的输入电流信号转化为电压信号，所述模数转换电路将所述电压信号转换为数字信号，所述处理器单元用于控制该电流测量电路并根据所述模数转换电路传输的数据计算输入的电流信号的值；所述积分电路包括一运算放大器以及一反馈网络，所述运算放大器具有一反相输入端、一正相输入端以及一输出端，所述反馈网络一端接所述反相输入端，另一端接所述输出端，所述正相输入端接地；所述反馈网络包括第一反馈电路以及与该第一反馈电路并联的第二反馈电路，所述开关控制电路通过所述处理器单元控制来切换所述第一反馈电路以及第二反馈电路。
【专利说明】电流测量电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电流测量电路，尤其涉及一种可用于实时测量大动态范围微弱电流的测量电路。
【背景技术】
[0002]在探测放射性射线(比如Y、β射线、中子等)以及其它微弱信号(比如弱光、微振动等)时，一般都是先利用合适的探测器将其转换为微弱的电流，再对微弱电流进行放大并测量。在探测微弱信号时，探测器输出的微弱电流的动态范围有时很大。比如，用电离室对Y射线进行测量时，电离室输出的电流信号的范围可达KT14A?IO-6A,属于微弱电流的范畴。微弱电流测量电路不仅要能对如此大动态范围的微弱电流进行测量，还需要具有体积小、可实时测量等特点，从而可以与探测器集成在一起构成微弱信号测量装置。普通的电流表无法满足上述要求，一般需要设计专门的微弱电流测量电路才可能达到上述要求。
[0003]目前，主要有两种微弱电流的测量方法:跨阻法和积分电容法。跨阻法通常是通过采用一个或多个并联的不同阻值的反馈电阻把微弱电流信号转换成电压信号，然后，通过模数转换(ADC)电路把电压信号转化为数字信号。然而，跨阻法对反馈电阻、放大器以及整个系统抗干扰能力的要求较高，且微弱电流的检测受反馈电阻自身阻值的限制，从而较难测量10_15至10_13Α的极微弱电流。积分电容法可以用来检测相对于跨阻法更微弱的电流信号。积分电容法是通过在电容上积分把微弱电流信号转化为电压信号，然后通过ADC电路测量单位时间内的电压变化来计算电流值。积分电容法可以通过提高测量时间来测量极微弱的电流，但积分电容法受电容容量的限制，对微弱电流的测量范围有限，且响应时间慢。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，确有必要提供一种可以测量大动态范围微弱电流的电流测量电路。
[0005]一种电流测量电路，包括积分电路、模数转换电路、处理器单元以及开关控制电路，所述积分电路将待测的输入电流信号转化为电压信号，所述模数转换电路将所述电压信号转换为数字信号，所述处理器单元用于控制该电流测量电路并根据所述模数转换电路传输的数据计算输入的电流信号的值；所述积分电路包括一运算放大器以及一反馈网络，所述运算放大器具有一反相输入端、一正相输入端以及一输出端，所述反馈网络一端接所述反相输入端，另一端接所述输出端，所述正相输入端接地；所述反馈网络包括第一反馈电路以及与该第一反馈电路并联的第二反馈电路，所述第一反馈电路包括一反馈电阻以及与该反馈电阻串联的第一开关；所述第二反馈电路包括一积分电容、第二开关、以及一第三开关，所述积分电容与所述第二开关串联，所述积分电容与第二开关串联后的电路与所述第三开关并联，所述开关控制电路通过所述处理器单元控制来切换所述第一反馈电路以及第二反馈电路。
[0006]相对于现有技术，本实用新型实施例通过在积分电路中将所述积分电容以及反馈电阻相结合的方式来对电流进行测量，由于所述积分电容可对较微弱的电流进行积分，通过测量积分电压的变化率，即可计算出待测量电流信号值。利用反馈电阻可测量较大的微弱电流，从而实现了大动态范围微弱电流的实时测量，本实用新型所述电流测量电路可实时测量IfA~I μ A的大动态范围电流。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型实施例提供的电流测量电路的原理框图。
[0008]图2为本实用新型实施例提供的电流测量电路的电路图。
[0009]主要元件符号说明
【权利要求】
1.一种电流测量电路，包括积分电路、模数转换电路、处理器单元以及开关控制电路，所述积分电路将待测的输入电流信号转化为电压信号，所述模数转换电路将所述电压信号转换为数字信号，所述处理器单元用于控制该电流测量电路并根据所述模数转换电路传输的数据计算输入的电流信号的值；其特征在于， 所述积分电路包括一运算放大器以及一反馈网络，所述运算放大器具有一反相输入端、一正相输入端以及一输出端，所述反馈网络一端接所述反相输入端，另一端接所述输出端，所述正相输入端接地；所述反馈网络包括第一反馈电路以及与该第一反馈电路并联的第二反馈电路，所述第一反馈电路包括一反馈电阻以及与该反馈电阻串联的第一开关；所述第二反馈电路包括一积分电容、第二开关、以及一第三开关，所述积分电容与所述第二开关串联，所述积分电容与第二开关串联后的电路与所述第三开关并联，所述开关控制电路通过所述处理器单元控制来切换所述第一反馈电路以及第二反馈电路。
2.如权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，所述反馈电阻的阻值为100ΚΩ至IOOM Ω。
3.如权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，所述积分电容的容值范围为IpF至1000pF。
4.如权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，进一步包括一用于检测环境温度的温度传感器电路，检测到的所述环境温度输入到所述处理器单元对检测到的电流信号值进行校正。
5.如权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，进一步包括一数字接口电路，该数字接口电路用于将检测到的电流信号值传输到一电子设备。
6.如权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，进一步包括一预积分电路，所述预积分电路用于在所述积分电容电荷泻放的过程中对输入的电流信号进行积分，所述预积分电路包括一预积分电容、一传输电阻以及一第四开关，所述预积分电容一端接地，另一端与所述传输电阻的一端电连接，所述传输电阻与第四开关串联，所述第四开关的一端接所述传输电阻，另一端接所述运算放大器的反相输入端。
7.如权利要求6所述的电流测量电路，其特征在于，所述预积分电容的容值范围为IpF至 10nF。
【文档编号】G01R19/00GK203414511SQ201320395289
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月4日 优先权日:2013年7月4日
【发明者】宫辉, 李荐民, 邵贝贝 申请人:清华大学