极微弱光电流测量电路的设计.pdfVIP

第 28卷 　第 11期 　　　　　　　武汉理工大学学报 ·信息与管理工程版 　　　　　　　　Vol. 28 No. 11 2006年 11月 　　　　　JOURNAL OF WU T ( IN FORMA T ION MANA GEM EN T EN G IN EER IN G) 　　　　　　Nov. 2006 文章编号 : 1007 - 144X (2006) 11 - 0 114 - 03 极微弱光电流测量电路的设计 严福兴 (武汉理工大学 信息工程学院 ,湖北 武汉 430070) 摘 　要 :极微弱光电流测量技术在仪器仪表和光电设备制作中有着广泛的应用 。针对微信号检测中的稳定性 和噪声问题设计了一种极微弱光电流检测电路 ,包括滤波和相位补偿等功能 。此外 ,还对电路的噪声进行了 分析研究并给出了解决方法 ;提出了一种提高电路精度和灵敏度以及电路控制单元的设计方案 ,并给出了软 件设计流程 。试验表明 , 电路有较高的灵敏度和较好的稳定性 。 关键词 :微电流 ; 测量 ; 电路噪声 ; 增益控制 中图法分类号 : TP274 + . 5　　　　文献标识码 : A 假定运放为理想运放 ,其输入电阻和放大倍 1　引　言 数都为无穷大 ,则输出电压为 在光电流等微弱信号测量领域 ,需要准确测量 ( ) V = I R 1 s f 非常微弱的电流信号 ,其范围通常为 10- 1 ～10 - 15 　　输出电压的值与输入电流成线性关系 ,灵敏 A 。微弱信号极易受到环境因素的干扰 ,甚至被淹 度由反馈电阻 R f 确定 。这种电流测量电路对于 没在背景噪声中。在这种微弱信号的测量中,某个 测量一些内阻很高而输出电压很低的对象很有 环节的一个微小缺陷就会使测量精度严重恶化 。 利, 并且响应也较快, 但在实际应用中, 没有完全 当电流小到 1 nA 时 ,测量就变得十分困难 。常用 理想的运放 。由于受失调电压 V , 偏置 电流 I o s b 的测量工具灵敏度有限 ,难以满足要求 ,而能够满 的影响, 因而输出电压误差为 足要求的设备又有体积大、量程小、需要预热 , 以及 V = V ( 1 + R / R ) + I R (2) e o s f d b f 供电复杂等缺点。笔者介绍了一种利用高性能运 ( ) 　　R d 为 P IN 管的结电阻。由式 2 可知 , 只有