專利名稱：超微電流檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及精密儀器檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種超微電流檢測裝置。
背景技術(shù)：
科學(xué)研究、教學(xué)實驗和生產(chǎn)實踐中存在著大量的微弱電流信號，在靜電研究、材料測試、電力設(shè)備在線監(jiān)測、光電互感器等應(yīng)用與測試中常常需要對這些微弱電流信號進行測量?，F(xiàn)有技術(shù)的電流測量中，一般是將電流表串聯(lián)到被測回路中，理想狀態(tài)下，電流表的接入不會引起任何誤差，但是在實際的測量中，電流表的接入將改變電路的參數(shù)，從而將會帶來的測量誤差。在用電流表測量電流時，電流表的內(nèi)阻越小或測量時的壓降越小對被測量電路的影響就越小。微弱電流信號極容易受到環(huán)境因素的干擾，甚至被淹沒在背景噪聲中。當(dāng)電流小到InA時，即為超微電流時，測量就變的十分困難，而且現(xiàn)有技術(shù)的電流表的內(nèi)阻非常大并有非常大的電感，對被測電路影響非常大，無法對微弱電流信號進行測量。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種超微電流檢測裝置，以提高對超微電流的檢測效果。本實用新型實施例提供一種超微電流檢測裝置，包括可編程增益放大模塊，具有控制端、零點偏差提取端、檢測信號輸入端和模擬信號輸出端，所述檢測信號輸入端與待測單元相連，所述可編程增益放大模塊根據(jù)所述控制端接收到的控制信號設(shè)置放大倍數(shù)，將所述檢測信號輸入端接收到的檢測信號，按照所述放大倍數(shù)放大后生成輸出電壓信號，將所述輸出電壓信號通過所述模擬信號輸出端輸出；調(diào)整模塊，包括第一放大器，所述第一放大器的同相輸入端與所述可編程增益放大模塊的零點偏差提取端相連，所述第一放大器的輸出端分別與所述第一放大器的反相輸入端和所述待測單元相連；模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，與所述可編程增益放大模塊相連，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將接收到的所述輸出電壓信號進行摸/數(shù)轉(zhuǎn)換處理后，生成數(shù)字信號；控制模塊，分別與所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和所述可編程增益放大模塊相連，所述控制模塊根據(jù)所述數(shù)字信號生成所述控制信號，并將所述數(shù)字信號輸出。如上所述的超微電流檢測裝置，還包括基準(zhǔn)電壓模塊，包括基準(zhǔn)單元、調(diào)零單元和穩(wěn)壓單元，所述基準(zhǔn)單元、所述調(diào)零單元和所述穩(wěn)壓單元依次連接，所述調(diào)零單元將所述基準(zhǔn)單元產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓調(diào)整成絕對零基準(zhǔn)電壓，所述穩(wěn)壓單元將所述絕對零基準(zhǔn)電壓經(jīng)過穩(wěn)壓處理后生成所述恒定電壓信號； 相應(yīng)地，所述可編程增益放大模塊還具有基準(zhǔn)端，所述基準(zhǔn)端與所述穩(wěn)壓單元相連。如上所述的超微電流檢測裝置，還包括采樣電阻，連接在所述檢測信號輸入端與所述待測單元之間。如上所述的超微電流檢測裝置，還包括[0015]屏蔽罩，所述待測單元設(shè)置在所述屏蔽罩中。如上所述的超微電流檢測裝置，所述調(diào)整模塊還包括第二放大器，所述第二放大器的同相輸入端與地接點相連，所述第二放大器的反相輸入端通過第一電阻與所述第一放大器的輸出端相連，所述第二放大器的輸出端通過第二電阻與所述第二放大器的反相輸入端相連，且與所述屏蔽罩相連。如上所述的超微電流檢測裝置，其中，所述檢測信號輸入端通過第一銀線與所述待測單元相連。如上所述的超微電流檢測裝置，其中，所述屏蔽罩通過第二銀線與所述第二放大器的輸出端相連。如上所述的超微電流檢測裝置，其中，所述第一銀線和所述第二銀線的外側(cè)均包裹有屏蔽層。如上所述的超微電流檢測裝置，還包括顯示模塊，與所述控制模塊相連，所述顯示模塊將從所述控制模塊接收到的所述
數(shù)字信號顯示。本實用新型提供的超微電流檢測裝置，通過可編程增益放大模塊的設(shè)置，可以實現(xiàn)增益的自動調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)對超微電流的檢測。而且通過調(diào)整模塊的設(shè)置，可以對待測單元的入口導(dǎo)線的零點偏差進行消除，提高了對超微電流的檢測效果。

[0027]圖1為本實用新型實施例提供的一種超微電流檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；[0028]圖2為本實用新型實施例提供的另一種超微電流檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖[0029]圖3為本實用新型實施例提供的再一種超微電流檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖[0030]附圖標(biāo)記[0031]11-可編程增益放大模塊；12-調(diào)整模塊；13-模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊[0032]14-控制模塊；121-第一放大器；15-基準(zhǔn)電壓模塊；[0033]151-基準(zhǔn)單元;152-調(diào)零單元；153-穩(wěn)壓單元；[0034]RI-采樣電阻;16-待測單元；122-第二放大器；[0035]Rl-第一電阻;R2-第二電阻；R3-第一可調(diào)電阻；[0036]R4-第二可調(diào)電阻；17-屏蔽罩；18-顯示模塊；[0037]GND-地接點。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。需要說明的是，在附圖或說明書中，相似或相同的元件皆使用相同的附圖標(biāo)記。圖1為本實用新型實施例提供的一種超微電流檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示， 在本實施例中，該超微電流檢測裝置包括可編程增益放大模塊11、調(diào)整模塊12、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13和控制模塊14。可編程增益放大模塊11具有控制端、零點偏差提取端、檢測信號輸入端和模擬信號輸出端，檢測信號輸入端與待測單元16相連，可編程增益放大模塊11根據(jù)控制端接收到的控制信號設(shè)置放大倍數(shù)，將檢測信號輸入端接收到的檢測信號，按照放大倍數(shù)放大后生成輸出電壓信號，將輸出電壓信號通過模擬信號輸出端輸出。調(diào)整模塊12 包括第一放大器121，第一放大器121的同相輸入端與可編程增益放大模塊11的零點偏差提取端相連，第一放大器121的輸出端分別與第一放大器121的反相輸入端和待測單元16 相連。模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13與可編程增益放大模塊11相連，模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13將接收到的輸出電壓信號進行摸/數(shù)轉(zhuǎn)換處理后，生成數(shù)字信號。控制模塊14分別與模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 13和可編程增益放大模塊11相連，控制模塊14根據(jù)數(shù)字信號生成控制信號，并將數(shù)字信號輸出。在本實施例中，可編程增益放大模塊11具體可以根據(jù)控制信號進行放大倍數(shù)的調(diào)整，檢測信號輸入端接收到的檢測信號按照設(shè)定放大倍數(shù)進行放大，以使生成的輸出電壓信號在模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13可以識別的范圍內(nèi)?？删幊淘鲆娣糯竽K11具體可以通過入口導(dǎo)線與待測單元16相連，以獲得檢測信號。檢測信號具體可以為電流信號，也可以為經(jīng)過采樣電阻獲得與電流信號相對應(yīng)的電壓信號。可編程增益放大模塊11可以自動調(diào)節(jié)增益，尤其對于超微電流信號的檢測，可以根據(jù)檢測需要自動調(diào)整放大倍數(shù)，提高了對超微電流檢測的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性。而且可編程增益放大模塊11具有零點偏差提取功能，可以對檢測信號的零點偏差進行提取。具體的，調(diào)整單元的第一放大器121的輸出端與待測單元16 的入口導(dǎo)線的外層相連，第一放大器121可以根據(jù)可編程增益放大模塊11提取的零點偏差消除待測單元16的入口導(dǎo)線的零點漂移，避免由于入口導(dǎo)線的零點漂移對超微的檢測信號的影響，提高了檢測精度。模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13具體可以為12位的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以進一步提高模/數(shù)轉(zhuǎn)換的精度?？刂颇K14根據(jù)數(shù)字信號生成控制信號，以對可編程增益放大模塊11的放大倍數(shù)進行調(diào)整，控制模塊14具體可以為單片機，可也以為嵌入式處理器等其他控制器，控制模塊14可以根據(jù)功能需要進行選擇，控制模塊14和模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13 可以獨立設(shè)置，也可以一體設(shè)置，不以本實施例為限。本實施例提供的超微電流檢測裝置，通過可編程增益放大模塊11的設(shè)置，可以實現(xiàn)增益的自動調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)對超微電流的檢測。而且通過調(diào)整模塊12的設(shè)置，可以對待測單元16的入口導(dǎo)線的零點偏差進行消除，提高了對超微電流的檢測效果。圖2為本實用新型實施例提供的另一種超微電流檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，在本實施例中，該超微電流檢測裝置還包括基準(zhǔn)電壓模塊15，基準(zhǔn)電壓模塊15包括基準(zhǔn)單元151、調(diào)零單元152和穩(wěn)壓單元153，基準(zhǔn)單元151、調(diào)零單元152和穩(wěn)壓單元153依次連接，調(diào)零單元152將基準(zhǔn)單元151產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓調(diào)整成絕對零基準(zhǔn)電壓，穩(wěn)壓單元153 將絕對零基準(zhǔn)電壓經(jīng)過穩(wěn)壓處理后生成恒定電壓信號；相應(yīng)地，可編程增益放大模塊11還具有基準(zhǔn)端，基準(zhǔn)端與穩(wěn)壓單元153相連。在本實施例中，基準(zhǔn)電壓模塊15為可編程增益放大模塊11提供恒定電壓信號，可編程增益放大模塊11根據(jù)該恒定電壓信號，對檢測信號進行放大處理，提高了信號放大的穩(wěn)定性。在本實施例中，超微電流檢測裝置還可以包括采樣電阻RI，采樣電阻RI連接在檢測信號輸入端與待測單元16之間。通過采樣電阻RI的設(shè)置，可以將超微電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號進行采集，具體的，采樣電阻RI可以設(shè)置為千歐級的電阻，若檢測信號為納安級的電流信號，則可以通過采樣電阻RI將其轉(zhuǎn)換為微伏級的電壓信號，提高了對超微電流的檢測效果。在本實施例中，優(yōu)選地，超微電流檢測裝置還包括屏蔽罩17，待測單元16設(shè)置在該屏蔽罩17中。通過屏蔽罩17的設(shè)置，可以屏蔽外界噪聲信號對待測單元16的干擾，屏蔽罩17的材料優(yōu)選地為銀，可以提高屏蔽罩17的屏蔽效果。在本實施例中，進一步地，調(diào)整模塊12還可以包括第二放大器122，第二放大器 122的同相輸入端與地接點GND相連，第二放大器122的反相輸入端通過第一電阻Rl與第一放大器121的輸出端相連，第二放大器122的輸出端通過第二電阻R2與第二放大器122 的反相輸入端相連，且與屏蔽罩17相連。通過第二放大器122的設(shè)置，可以使屏蔽罩17整體接地，減小檢測環(huán)境對屏蔽罩17的電勢造成的影響，進一步減小了噪聲信號的干擾，提高了檢測效果。在本實施例中，優(yōu)選地，檢測信號輸入端通過第一銀線與待測單元16相連。通過第一銀線作為入口導(dǎo)線，可以提高對檢測信號的傳輸速度，減少對檢測信號的損耗。在本實施例中，優(yōu)選地，屏蔽罩17通過第二銀線與第二放大器122的輸出端相連。在本實施例中，優(yōu)選地，第一銀線和第二銀線的外側(cè)均包裹有屏蔽層。通過屏蔽層的設(shè)置，可以有效避免外界噪聲信號的干擾，進一步提高了檢測精度。則調(diào)整模塊12的第一放大器121的輸出端與第一引線的屏蔽層相連。在本實施例中，超微電流檢測裝置還可以包括顯示模塊18，顯示模塊18與控制模塊14相連，顯示模塊18將從控制模塊14接收到的數(shù)字信號顯示。顯示模塊18具體可以為 LED(Light Emitting Diode)顯示模塊，也可以為 LCD (Liquid Crystal Display)顯示模塊，以對檢測結(jié)果進行顯示，提高了檢測的便捷性。在實際應(yīng)用過程中，可以根據(jù)測量需要選擇上述器件，為獲得合適的電壓，上述技術(shù)方案的各器件之間可以連接適當(dāng)?shù)淖栊栽腿菪栽?，不以本實施例為限。圖3為本實用新型實施例提供的再一種超微電流檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，基準(zhǔn)電壓模塊15中的基準(zhǔn)單元151可以采用REF200，REF200為溫度穩(wěn)定性良好的基準(zhǔn)電源，可以有效地抑制溫度漂移，并在電源電壓變化時，失調(diào)電壓不受影響。調(diào)零單元具體可以通過調(diào)整第一可調(diào)電阻R3實現(xiàn)手動調(diào)零，在該超微電流檢測裝置進行超微電流檢測之前，可以首先通過第一可調(diào)電阻R3對該裝置進行調(diào)零。穩(wěn)壓單元153可以采用0P1177， 0P1177為高精密的放大器?？删幊淘鲆娣糯竽K11可以采用PGA202，具體的，PGA202的控制端為兩個接口，分別以AO和Al表示，可以根據(jù)AO和Al的值，即控制信號，將放大倍數(shù)設(shè)置為1、10、100和1000其中之一。PGA202的檢測信號輸入端為兩個接口，分別通過采樣電阻RI與待測單元16的入口導(dǎo)線相連。PGA202的零點偏差提取端也為兩個接口，該兩個接口之間也可以跨接第二可調(diào)電阻R4，在檢測前進行調(diào)零工作時，可以同時對第一可調(diào)電阻 R3和第二可調(diào)電阻R4進行調(diào)節(jié)，使該超微電流檢測裝置系統(tǒng)歸零。調(diào)整模塊12可以采用 0PA2604,0PA2604具體具有兩個高精密的放大器，以實現(xiàn)第一放大器和第二放大器的功能， 第一放大器的輸出端具體與入口導(dǎo)線的外屏蔽層相連，用于將入口導(dǎo)線外屏蔽層的零點偏差放大后接地，第二放大器的輸出端與屏蔽罩17外層相連，用于將屏蔽罩17整體接地?？刂颇K14可以采用C8051F005單片機，C8051F005單片機集成有模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，可以對可編程增益放大模塊11輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，因此無需另外設(shè)置模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。C8051F005單片機再將數(shù)字信號通過顯示模塊18進行顯示，具體的，可以通過LED顯示模塊對數(shù)字信號的數(shù)值進行顯示，也可以通過IXD顯示模塊對數(shù)字信號的波形進行顯示。本實施例提供的超微電流檢測裝置，在其PCB布局過程中，還可以對電源噪聲進行隔離，布線盡量避免線間干擾和噪聲干擾的引入，進一步提高超微電流檢測裝置的檢測精度。本實用新型實施例提供的超微電流檢測裝置，通過調(diào)整模塊的設(shè)置，可以對待測單元入口導(dǎo)線的零點偏差進行消除，通過可編程增益放大模塊11的設(shè)置，可以在控制模塊的控制下進行增益調(diào)節(jié)，以將檢測信號方法到可以被模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊識別的范圍，提高了對超對電流的檢測效果。該超微電流檢測裝置具有自動換檔、自動標(biāo)定、自動零點漂移與溫度漂移補償功能。且對電流測量范圍極寬，可以實現(xiàn)安培、毫安、微安、納安、皮安和飛安級電流的檢測。該超微電流檢測裝置體積小重量輕。準(zhǔn)確度極高，無常規(guī)儀表的位數(shù)限制，全浮點顯示，可以精確到小數(shù)點后的四位。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制； 盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解: 其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種超微電流檢測裝置，其特征在于，包括可編程增益放大模塊，具有控制端、零點偏差提取端、檢測信號輸入端和模擬信號輸出端，所述檢測信號輸入端與待測單元相連，所述可編程增益放大模塊根據(jù)所述控制端接收到的控制信號設(shè)置放大倍數(shù)，將所述檢測信號輸入端接收到的檢測信號，按照所述放大倍數(shù)放大后生成輸出電壓信號，將所述輸出電壓信號通過所述模擬信號輸出端輸出；調(diào)整模塊，包括第一放大器，所述第一放大器的同相輸入端與所述可編程增益放大模塊的零點偏差提取端相連，所述第一放大器的輸出端分別與所述第一放大器的反相輸入端和所述待測單元相連；模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，與所述可編程增益放大模塊相連，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將接收到的所述輸出電壓信號進行摸/數(shù)轉(zhuǎn)換處理后，生成數(shù)字信號；控制模塊，分別與所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和所述可編程增益放大模塊相連，所述控制模塊根據(jù)所述數(shù)字信號生成所述控制信號，并將所述數(shù)字信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微電流檢測裝置，其特征在于，還包括基準(zhǔn)電壓模塊，包括基準(zhǔn)單元、調(diào)零單元和穩(wěn)壓單元，所述基準(zhǔn)單元、所述調(diào)零單元和所述穩(wěn)壓單元依次連接，所述調(diào)零單元將所述基準(zhǔn)單元產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓調(diào)整成絕對零基準(zhǔn)電壓，所述穩(wěn)壓單元將所述絕對零基準(zhǔn)電壓經(jīng)過穩(wěn)壓處理后生成所述恒定電壓信號；相應(yīng)地，所述可編程增益放大模塊還具有基準(zhǔn)端，所述基準(zhǔn)端與所述穩(wěn)壓單元相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微電流檢測裝置，其特征在于，還包括 采樣電阻，連接在所述檢測信號輸入端與所述待測單元之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超微電流檢測裝置，其特征在于，還包括 屏蔽罩，所述待測單元設(shè)置在所述屏蔽罩中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超微電流檢測裝置，其特征在于，所述調(diào)整模塊還包括第二放大器，所述第二放大器的同相輸入端與地接點相連，所述第二放大器的反相輸入端通過第一電阻與所述第一放大器的輸出端相連，所述第二放大器的輸出端通過第二電阻與所述第二放大器的反相輸入端相連，且與所述屏蔽罩相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超微電流檢測裝置，其特征在于 所述檢測信號輸入端通過第一銀線與所述待測單元相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超微電流檢測裝置，其特征在于 所述屏蔽罩通過第二銀線與所述第二放大器的輸出端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超微電流檢測裝置，其特征在于 所述第一銀線和所述第二銀線的外側(cè)均包裹有屏蔽層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的超微電流檢測裝置，其特征在于，還包括顯示模塊，與所述控制模塊相連，所述顯示模塊將從所述控制模塊接收到的所述數(shù)字信號顯不。
專利摘要本實用新型提供一種超微電流檢測裝置，包括可編程增益放大模塊、調(diào)整模塊、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和控制模塊?？删幊淘鲆娣糯竽K具有控制端、零點偏差提取端、檢測信號輸入端和模擬信號輸出端，檢測信號輸入端與待測單元相連，可編程增益放大模塊根據(jù)控制端接收到的控制信號設(shè)置放大倍數(shù)。調(diào)整模塊包括第一放大器，第一放大器的同相輸入端與可編程增益放大模塊的零點偏差提取端相連，第一放大器的輸出端分別與第一放大器的反相輸入端和待測單元相連。模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與可編程增益放大模塊相連?？刂颇K分別與模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和可編程增益放大模塊相連。本實用新型提供的超微電流檢測裝置，能消除零點偏差，自動調(diào)節(jié)增益，提高了超微電流檢測效果。
文檔編號G01R19/25GK202013377SQ201120069190
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者周明, 周永良 申請人:北京創(chuàng)展電子科技有限公司