可编程微电流放大电路的的设计.pdfVIP

第25卷第4期增刊 仪 器 仪 表 学 报 2004年8月 可编程微电流放大电路的设计 曾志海 ‘陈欣卓 ‘胡瑞华 “ (上海大学机自学院 上海 200072) (上海电动工具研究所 上海 200031) 摘要 介绍了一种动态变化范围较大的可编程微{色远丝立史趋，通过AT89C51单片机控制可编程放大器，输出符合A/D转 换器输人范围的电压，同时介绍了微电流放大电路的设计要点和可编程增益放大器LH0086的工作原理 关键词 微电流放大 益放大器 。码尊曾甲/ DesignofProgrammableWeak-currentAmplifier ZengZhihaiChenXinzhuo HuRuihua (SchoolofMechatronicsandAutomation,ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China) (ResearchInstituteofElectricToolsofShanghai,Shanghai200031,China) Abstract Itintroducesacircuitofprogrammableweakcurrentamplifier，thiscircuitcanoutputvoltageaccord- ingwithinputrangeofADCbyusingprogrammableamplifiercontrolledbyAT89C51，keyprinciplesofweak currentamplifierandoperationtheoryofprogrammableamplifierLH0086aregiventoo. Keywords I-Vconversion Weak-currentamplifing Programmablegainamplifier 1 引 言 2 微电流的放大 在设计钳型电流传感器时，感应得到的微弱电流 由于电流不能被直接测量，所以先要将电流转换 信号从5X10-9^-5X10-A，最小值和最大值之间相 为电压，一般是要用一个精密电阻接在被测电路中，再 差1000倍，其动态范围较大，如果用一固定增益对电 用电压放大器对电阻上的电压进行放大，具体电路如 流信号进行放大，显然不能满足A/D转换器的输人要 图1所示理想状态下，放大器输人阻抗为无穷大，输人 求:当设定增益太大时，大信号有可能会超出A/D转 偏置电流为。，此时可以认为: 换的量程，非线性误差增大;当设定增益太小时，小信 u。二一iXR, 号有可能无法检测到，且A/D转换后将丢失较多的有 但实际上，运放的输人阻抗并不是无穷大，偏置电流I 效数据位，量化误差较大，即使采用高位A/D转换器 有分流作用，由于被测对象是微弱电流信号，放大容易 也很难满足测量精度要求。因此采用用两级放大的方 引起电压和电流的失调，以及零点漂移、自激干扰，上 法:第 1级进行 I-V转换，使用精密运算放大器 述因素对微电流的测试精度都会产生影响，所以此时 MAX406将微电流转换为一个适当的小电压，第2级 普通的运算放大器已无法满足精度要求，因为它们的 使用AT89C51单片机控制的可编程电压放大器件 输入失调电压一般在数百微伏以上，失调电流也较大， LH0086，根据第 1级输出的电压信号自动调整其增 要实现微电流的放大，运放的选择是关键，一般根据以 益，从而将不同幅度的微弱电流信号放大到某个特定 下几点来选择: 范围，输出符合A/D转换器输入范围要求的电压，从 (1)运放的输人阻抗要大; 而提高了其转换精度，便于后续的信号处理。 (2)运放的偏置电流要小;(3)低失调电压，低失调