把1NA~100UA的电流转换成0.1HZ~10KHZ的电流

2014-01-07 13:31:33来源: 互联网
把1NA~100UA的电流转换0.1HZ~10KHZ电流-频率转换电路

电路的功能

I-F转换器是输入电流转换成频率,其工作原理与A-D转换器类似。若在输入端串联电阻,把电流转换成电压之后,也可作为V-F转换器使用,因而也可看作超宽带VCO。本电路采用了FET输入OP放大器,因此可以输入1NA以上的电流,可用来测量微弱电流。

电路工作原理

OP放大器A1是积分电路,电流输入,由积分电容向负方向积分。A2的输出电压被齐纳二极管箝位,A2的输出大约在-5.6V时反相,TT1导通后,积分电压迅速输出,直到+5.6V,使A2反相。A1输出的上升时间取决于箝位电压、电阻R4以及积分电容C1,要缩短上升时间,可降低输入电流I1N和降低C1的时间常数。

振荡频率F0基本上由输出电流和C1决定,积分输出的斜率为IIN/C1(V/S),1UA电流为10的负6次方/800*10的负12次方=1.25*10的6次方V/S,穿越-5.6~+5.6V的时间林约是9MS,频率为111HZ。实际上必须加上上升时间,所以振荡频率大约为100HZ。

因为C1的微调很困难,所以允许A2的正反馈略有变化,以此进行振荡频率的校验。,但锯齿波的振幅会稍有变化。

由于延长了积分电路的时间常数,可以把微弱电流稳定地转换成频率,这时频率下降,测量时间加长。

照片A示出输入端串接1M电阻,输入+10.00V(IIN=10UA)电压时的波形,上侧为积分器A1输出的波形,上升边因被E4(5.1K)积分,时间约为6US,波形的下降边线性很好,这是使用了积分器的结果。下侧是电路输出端的波形,幅度为+5.6V。

元件的选择

OP放大器A1的输入偏流1E、失调电压及漂移越小,可转换的电流也越小,所以电路选用了FET输入OP放大器测试办法:让输入端开路一段时间,以这时的电压为基准电压,测量在规定时间内电压的变化量,求出IB或漏电电流,假如在60秒钟内有1V变化,根据I=C1*(△EO/△L)公式,可以求出电流I=800*10的负12次方(1/60)≈13PA。

被逆偏置的漏电流如不比输入电流小得多就会产生误差,所以TT1不能用普通硅二极管。可用低漏二极管或象本电路所用J-FET。

调整

没有电流源时,可在输入端串联大电阻,把电压转换成电流(IIM=F-IN/R)输入,用VR1调节全量程频率,如果振荡频率大于1KHZ/FS,线性就会变坏。再让输入开路,检查A1输出的积分值是否改变。

关键字:电流转换  0.1HZ~10KHZ  电流

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2014/0107/article_23010.html
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