一种微弱信号宽量程IV放大转换电路的制作方法

本发明涉及放大电路，具体涉及一种微弱信号宽量程iv放大转换电路。

背景技术：

1、对数放大是一种信号处理技术，可以将微弱的信号通过放大器进行放大，并保持其振幅与频率的比例不变，因此其多应用在需要高精度监测的技术领域。

2、比如，在ppb级浓度气体监测中，对数放大的主要优点是可以同时提高信号幅度和降低噪声水平。这是因为对数放大器会以对数方式增加信号，而等比例地减小噪声。通过计算，其对应产生的信号，约在5-10fa，这就要求信号采集系统必须具备fa微电流采集能力，此外，待测气体浓度范围跨度比较大，需要采集系统同时具备大动态范围采集能力。

3、然而，常规微弱信号采集是使用跨阻线性i/v转换电路，其量程固定，在采集微弱信号时就不能兼顾大信号，采集信号范围较窄；而且，目前fa级别微弱信号采集的噪音和温度漂移过大；大小量程需要切换反馈电阻，不能一个量程下测量fa到百万pa范围。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种微弱信号宽量程iv放大转换电路，解决以下技术问题：

2、如何提升微弱信号采集的精准度和使用效率。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种微弱信号宽量程iv放大转换电路，包括耦合连接的对数放大转换电路和对数式温度补偿电路和二级放大电路；

5、所述对数式温度补偿电路用于补偿所述对数放大转换电路的温漂影响，所述二级放大电路用于对所述对数放大转换电路的输出进行二级放大后输出；

6、信号源的输入信号经所述对数放大转换电路和所述二级放大电路放大转换后，从所述二级放大电路的输出端输出。

7、通过上述技术方案，考虑到放大器中应用的三极管集电极电流受温度影响，设计对数式温度补偿电路，采用稳定性高、温漂系数极低的三极管来实现大动态范围i/v转换，实现fa微弱电流的采集。

8、作为本发明进一步的方案：所述对数放大转换电路包括：

9、放大器u1、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电容c4、电容c8、三极管q1a、三极管q1c、三极管q1d；

10、其中，所述电阻r4的一端接信号源，另一端与所述放大器u1的反向输入端和所述三极管q1a的集电极连接，所述放大器u1的正向输入端与所述三极管q1a的基极连接；所述电容c4的一端与所述放大器u1的输出端连接，另一端与所述三极管q1a的集电极连接；

11、所述电阻r5一端与所述放大器u1连接，另一端与所述电阻r6一端连接，所述电阻r6的另一端与所述三极管q1a的发射极、所述三极管q1d的发射极和所述电容c8的一端连接，所述三极管q1d的集电极与自身基极和所述三极管q1c的发射极连接，所述三极管q1c的集电极与所述二级放大电路的输入端连接。

12、作为本发明进一步的方案：所述电阻r5与所述电阻r6的连接处耦接有二极管d1的阳极，所述二极管d1的阴极接地。

13、作为本发明进一步的方案：所述放大器u1的保护引脚grd设置mask环；所述mask环为等电势guard保护环，在pcb布线时将信号包裹在环内，防止pcb漏电影响信号。

14、作为本发明进一步的方案：所述对数式温度补偿电路包括：

15、运放u3a、电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2、三极管q1b；

16、其中，所述电阻r1的一端与所述运放u3a的反向输入端连接，另一端与基准电压ref和所述电容c2的一端连接；所述运放u3a的输出端与所述电容c1的一端和所述电阻r2的一端连接，所述电容c1的另一端与所述运放u3a的反向输入端连接，所述电阻r2的另一端与所述三极管q1a的基极和所述三极管q1b的发射极连接，所述三极管q1b的集电极与所述运放u3a的反向输入端连接。

17、作为本发明进一步的方案：所述二级放大电路包括：

18、运放u2b、电阻r3、电阻r7、电阻r8、电容c3；

19、其中，所述运放u2b的反向输入端与所述三极管q1c的集电极、所述电阻r3的一端和所述电容c3的一端连接，所述运放u2b的输出端与所述电阻r3的另一端和所述电阻r7的一端连接，所述电阻r7的另一端与所述电阻r8的一端连接；

20、所述电阻r7和所述电阻r8的连接点为所述二级放大电路的输出端。

21、本发明的有益效果：考虑到放大器中应用的三极管集电极电流受温度影响，设计对数式温度补偿电路，采用稳定性高、温漂系数极低的三极管来实现大动态范围i/v转换，实现fa微弱电流的采集。

技术特征：

1.一种微弱信号宽量程iv放大转换电路，其特征在于，包括耦合连接的对数放大转换电路和对数式温度补偿电路和二级放大电路；

2.根据权利要求1所述的微弱信号宽量程iv放大转换电路，其特征在于，所述对数放大转换电路包括：

3.根据权利要求2所述的微弱信号宽量程iv放大转换电路，其特征在于，所述电阻r5与所述电阻r6的连接处耦接有二极管d1的阳极，所述二极管d1的阴极接地。

4.根据权利要求2所述的微弱信号宽量程iv放大转换电路，其特征在于，所述放大器u1的保护引脚grd设置mask环；所述mask环为等电势guard保护环，在pcb布线时将信号包裹在环内，防止pcb漏电影响信号。

5.根据权利要求2所述的微弱信号宽量程iv放大转换电路，其特征在于，所述对数式温度补偿电路包括：

6.根据权利要求2所述的微弱信号宽量程iv放大转换电路，其特征在于，所述二级放大电路包括：

技术总结
本发明涉及放大电路技术领域，公开了一种微弱信号宽量程IV放大转换电路，包括耦合连接的对数放大转换电路和对数式温度补偿电路和二级放大电路；所述对数式温度补偿电路用于补偿所述对数放大转换电路的温漂影响，所述二级放大电路用于对所述对数放大转换电路的输出进行二级放大后输出；考虑到放大器中应用的三极管集电极电流受温度影响，在ppb级浓度气体的监测的应用中，针对检测器对测量灵敏度、动态测量范围的要求，采用稳定性高、温漂系数极低的三极管来实现大动态范围I/V转换，同时突破信号线漏电流保护、低纹波LDO电源技术及电磁屏蔽技术，最终实现fA微弱电流的采集。

技术研发人员：范硕,贾克,席梦然,韩晓伟
受保护的技术使用者：合肥英泊智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15