一种提高微弱电流信号放大电路带宽的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及信号放大技术领域，尤其涉及一种提高微弱电流信号放大电路带 宽的装置。
【背景技术】
[0002] 微弱电流信号是指nA、pA和亚pA级电流信号，在工业生产、日常生活中广泛存在。 检测微弱电流信号广泛应用于扫描隧道电镜、电化学伏安分析、化学分析仪器检测、光电检 测和同步粒子回旋加速检测等场合中。然而，在微弱电流信号放大的过程中，放大电路的增 益和带宽是相互矛盾的关系，以单极点跨阻放大为例，反馈电阻越大，则电路增益越大，但 带宽就会降低；当放大倍数超过109时，电路的带宽会降低到几赫兹甚至到毫赫兹，这对于 检测瞬时电流十分不利。 【实用新型内容】
[0003] 有鉴于此，本实用新型提供了一种提高微弱电流信号放大电路带宽的装置，在不 改变原电路带宽的前提下，通过增加微分电路来提高电路的带宽，该电路成本低，稳定性 好，可应用于高增益、高带宽的微弱电流信号检测场合。
[0004] 一种提高微弱电流信号放大电路带宽的装置，包括积分模块、微分模块和低通滤 波模块；所述积分模块的输入端连接待检测电流信号，积分模块的输出端连接到微分模块 的输入端；所述微分模块的输出连接到低通滤波模块的输入端。
[0005] 较佳的，所述积分电路采用的芯片型号为IVC102,所述微分模块采用的芯片为型 号为OPA627,所述低通滤波模块采用的芯片型号为MAX296 ;
[0006] 针对芯片IVC102,引脚3连接待检测电流信号，引脚10为输出端，引脚3和引脚 10之间连接有反馈电容C1和反馈电阻R1 ;引脚14连接正12V电源，引脚9连接负12V电 源，引脚1连接电源地；引脚1、引脚7和引脚8接地；
[0007] 针对芯片OPA62,引脚2连接并联的电阻R2和电容C2后接芯片IVC102的引脚10 ; 输出端引脚6和反相输入端引脚2之间连接有反馈电阻R3,同相输入端引脚3连接电源地， 引脚7连接正12V电源，引脚4连接负12V电源；
[0008] 针对滤波芯片MAX296,输入端引脚8连接芯片OPA62的输出端引脚6,引脚1连接 电容C3,电容C3的另一端连接至电源地；引脚6连接电源地，引脚3和引脚4短路连接，引 脚7连接电源+5V，引脚2连接电源-5V ;引脚5为信号输出端。
[0009] 芯片IVC102的引脚14和电源地之间连接两个并联去耦电容C4和电容C5,容值分 别为10uF和0? luF。
[0010]芯片IVC102的引脚9和电源地之间连接两个并联去耦电容C6和电容C7,容值分 别为10uF和0? luF。
[0011] 芯片0PA62的引脚7和电源地之间并联电容C8和电容C9,引脚4和电源地之间并 联电容C10和电容C11，容值分别为10uF和0.luF。
[0012] 芯片MAX296的引脚7和电源地之间并联电容Cl2和电容Cl3,容值分别为lOuF和 0. luF〇
[0013] 芯片MAX296的引脚2和电源地之间并联电容C14和电容C15,容值分别为10uF和 0. luF〇
[0014] 本实用新型具有如下有益效果：
[0015] (1)本实用新型的积分模块通过电容积分的形式将微弱电流信号转换为电压信 号，微分模块对积分模块输出信号进行微分，提高整个装置的带宽，低通滤波模块用于滤除 微分模块输出信号中的高频噪声，提高信号的品质。
[0016] (2)本实用新型通过在积分模块后接微分模块，使得经过积分模块和微分模块依 次处理的输入信号的增益与频率无关，因此，可有效提高整个电路的带宽。
【附图说明】
[0017] 图1是本实用新型的整体结构图。
[0018] 图2是本实用新型的积分电路模块原理图。
[0019] 图3是本实用新型的微分电路模块原理图。
[0020] 图4是本实用新型的滤波电路原理图。
[0021] 图5是本实用新型的整体电路原理图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
[0023] 本实用新型的一种提高微弱电流信号放大电路带宽的装置，包括积分模块、微分 模块和低通滤波模块；积分模块的输入端连接待检测电流信号，积分模块的输出端连接到 微分模块的输入端；微分模块的输出连接到低通滤波模块的输入端。
[0024] 积分模块通过电容积分的形式将微弱电流信号转换为电压信号，微分模块对积分 模块输出信号进行微分，提高整个装置的带宽，低通滤波模块用于滤除微分模块输出信号 中的尚频噪声，提尚彳目号的品质。
[0025] 微弱电流信号积分电路采用的芯片为IVC102,结合附图2说明如下：待检测电流 信号经过BNC接头P1连接至IVC102的引脚3,引脚10为输出端，引脚3和引脚10之间连 接有反馈电容C1和反馈电阻R1，反馈电容C1可以采用IVC102内部集成的电容也可以根据 实际需求选择；引脚14连接正12V，引脚9连接负12V，引脚1连接电源地；引脚14和电源 地之间连接两个并联去耦电容C4和电容C5,容值分别为10uF和0. luF ;引脚9和电源地之 间也连接有两个并联去耦电容C6和C7,容值分别为10uF和0. luF。引脚12为复位引脚， 用于复位输出信号，消除零点漂移，低电平有效。
[0026] 微分模块采用的芯片为高带宽低噪声芯片0PA62。结合附图3做说明如下：积分模 块输出端连接到微分模块的输入端。微分模块输入端连接有并联的电阻R2和电容C2,电阻 R2和电容C2另一端连接到0PA62的反相输入端引脚2,输出端引脚6和反相输入端引脚2 连接有反馈电阻R3,同相输入端引脚3连接电源地，引脚7连接正12V，引脚4连接负12V ; 引脚7和电源地之间并联有去耦电容C8和C9,引脚4和电源地之间并联有去耦电容C10和 电容C11。
[0027] 结合上述的积分模块和微分模块，对电路的工作原理进行推导如下：假设输入信 号为I (s)，积分模块的输出端信号为Uoutl，微分模块的输入端为Uinl，OPA62的反相输入 引脚2电压为U2,输出端为Uout2,那么根据运算放大器的知识可以得到：
【主权项】
1. 一种提高微弱电流信号放大电路带宽的装置，其特征在于，包括积分模块、微分模块 和低通滤波模块；所述积分模块的输入端连接待检测电流信号，积分模块的输出端连接到 微分模块的输入端；所述微分模块的输出连接到低通滤波模块的输入端。
2. 如权利要求1所述的一种提高微弱电流信号放大电路带宽的装置，其特征在于，所 述积分电路采用的芯片型号为IVC102,所述微分模块采用的芯片为型号为0PA627,所述低 通滤波模块采用的芯片型号为MAX296 ; 针对芯片IVC102,引脚3连接待检测电流信号，引脚10为输出端，引脚3和引脚10之 间连接有反馈电容Cl和反馈电阻Rl ;引脚14连接正12V电源，引脚9连接负12V电源，弓丨 脚1连接电源地；引脚1、引脚7和引脚8接地； 针对芯片OPA62,引脚2连接并联的电阻R2和电容C2后接芯片IVC102的引脚10 ;输 出端引脚6和反相输入端引脚2之间连接有反馈电阻R3,同相输入端引脚3连接电源地，弓丨 脚7连接正12V电源，引脚4连接负12V电源； 针对滤波芯片MAX296,输入端引脚8连接芯片OPA62的输出端引脚6,引脚1连接电容 C3,电容C3的另一端连接至电源地；引脚6连接电源地，引脚3和引脚4短路连接，引脚7 连接电源+5V，引脚2连接电源-5V ;引脚5为信号输出端。
3. 如权利要求2所述的一种提高微弱电流信号放大电路带宽的装置，其特征在于，芯 片IVC102的引脚14和电源地之间连接两个并联去耦电容C4和电容C5,容值分别为IOuF 和 0· IuF0
4. 如权利要求2所述的一种提高微弱电流信号放大电路带宽的装置，其特征在于，芯 片IVC102的引脚9和电源地之间连接两个并联去耦电容C6和电容C7,容值分别为IOuF和 0. IuF0
5. 如权利要求2所述的一种提高微弱电流信号放大电路带宽的装置，其特征在于，芯 片0PA62的引脚7和电源地之间并联电容C8和电容C9,引脚4和电源地之间并联电容ClO 和电容Cll，容值分别为IOuF和0. luF。
6. 如权利要求2所述的一种提高微弱电流信号放大电路带宽的装置，其特征在于，芯 片MAX296的引脚7和电源地之间并联电容C12和电容C13,容值分别为IOuF和0. luF。
7. 如权利要求2所述的一种提高微弱电流信号放大电路带宽的装置，其特征在于，芯 片MAX296的引脚2和电源地之间并联电容C14和电容C15,容值分别为IOuF和0. luF。
【专利摘要】本实用新型公开了一种提高微弱电流信号放大电路带宽的装置，包括积分模块、微分模块和低通滤波模块；所述积分模块的输入端连接待检测电流信号，积分模块的输出端连接到微分模块的输入端；所述微分模块的输出连接到低通滤波模块的输入端；积分模块通过电容积分的形式将微弱电流信号转换为电压信号，微分模块对积分模块输出信号进行微分，提高整个装置的带宽，低通滤波模块用于滤除微分模块输出信号中的高频噪声，提高信号的品质，通过在积分模块后接微分模块，使得经过积分模块和微分模块依次处理的输入信号的增益与频率无关，因此，可有效提高整个电路的带宽。
【IPC分类】H03F1-42
【公开号】CN204272033
【申请号】CN201420846357
【发明人】兰江, 李明勇, 尤兴志, 康泽, 魏东, 蔡庸军
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一〇研究所
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年12月26日