一种皮安级电流检测器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电流检测技术领域，特别是涉及一种皮安级电流检测器。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，电流检测技术也在飞速发展中，从之前检测到nA级别的电流到现在甚至能检测fA级别的电流，人类已经进入了 fA电流时代，如何能够稳定精确的检测PA级电流是电流检测技术发展的重点与关键。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种皮安级电流检测器，能够精确采样皮安级电流。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种皮安级电流检测器，包括低噪声系统供电电路、电流-电压转换电路、模数基准源电路和模数转换电路，所述低噪声系统供电电路用于给所述电流-电压转换电路、基准源电路以及模数转换电路提供低噪声供电电源；所述电流-电压转换电路用于将信号源电流信号转换成电压信号；所述模数基准源电路用于给模数转换电路提供基准源；所述模数转换电路用于将电流-电压转换电路的输出模拟电压信号转换成数字信号送给后级单片机处理。
[0005]所述低噪声系统供电电路包括三块德州仪器的TPS4901芯片和两块德州仪器的TPS3001芯片；所述三块TPS4901芯片用于将输入+15V电压转换成+8V电压、+3.3V电压和+2.5V电压；所述两块TPS3001芯片用于将输入-15V电压转换成-8V电压和-2.5V电压。
[0006]所述电流-电压转换电路包括运算放大器；所述运算放大器的反向输入端接信号源电流信号，正向输入端接地；所述运算放大器的输出端和反向输入端之间还连接有一个玻璃管电阻。
[0007]所述运算放大器的输出端和反向输入端均采用特氟龙材料进行固定连接。
[0008]所述玻璃管电阻两端还并联有一个带有玻璃管的电容。
[0009]所述运算放大器为亚德诺半导体的AD549 ;所述玻璃管电阻的阻值为IG欧姆；所述电容的容值为5pF。
[0010]所述模数基准源电路由亚德诺半导体的ADR4520芯片构成，用于将输入的3.3V电压稳定在2.048V电压进行输出。
[0011]所述模数转换电路由亚德诺半导体的AD7175-2芯片构成。
[0012]有益效果
[0013]由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:本发明可以稳定精确的检测到PA级电流信号，比传统检测电流信号的方法更具精确性，同时电路规模更小，更加简单。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的系统框图；
[0015]图2是本发明中低噪声电源连接示意图；
[0016]图3是本发明中电流电压转换电路的示意图；
[0017]图4是本发明中模数转换电路示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0019]本发明的实施方式涉及一种皮安级电流检测器，如图1所示，包括低噪声系统供电电路、电流-电压转换电路、模数基准源电路和模数转换电路，所述低噪声系统供电电路用于给所述电流-电压转换电路、基准源电路以及模数转换电路提供低噪声供电电源；所述电流-电压转换电路用于将信号源电流信号转换成电压信号；所述模数基准源电路用于给模数转换电路提供基准源；所述模数转换电路用于将电流-电压转换电路的输出模拟电压信号转换成数字信号送给后级单片机处理。
[0020]如图2所示，所述低噪声系统供电电路包括三块德州仪器的TPS4901芯片和两块德州仪器的TPS3001芯片；所述三块TPS4901芯片用于将输入+15V电压转换成+8V电压、+3.3V电压和+2.5V电压；所述两块TPS3001芯片用于将输入-15V电压转换成-8V电压和-2.5V电压，为系统提供所需电源。此电源为低噪声电源，特征噪声小于20uV，使得整个精密系统由电源供电产生的噪声达到最小，换言之，供电电源的纹波小于20uV，使得系统的输出不会因为此纹波而产生波动。
[0021]如图3所示，电流-电压转换电路用于将信号源电流信号转换成电压信号以便模数转换电路采集。此电路搭建成I_V(电流-电压)转换电路，包括运算放大器；所述运算放大器的反向输入端接信号源电流信号，正向输入端接地；所述运算放大器的输出端和反向输入端之间还连接有一个放大电阻。其中，运算放大器采用亚德诺半导体的AD549，此运放具有低失调电压(500uV)，超低偏置电流(40fA)，放大电阻采用IG的玻璃管电阻进行放大，这种带有玻璃管的电阻漏电流很小，温度稳定性很高。为了加快反应时间与增加带宽，可以在放大电阻两端并联一个5pF的带有玻璃管的电容。AD549的反向输入端与输出端不直接连接在PCB板上，而是采用绝缘系数很好的特氟龙材料进行固定连接，此举也是为了减少漏电流。
[0022]如图4所示，模数基准源电路用于给模数转换电路提供基准源。此基准源电路主要是给模数转换电路提供一个高精度，高稳定性的的参考电压信号。此基准电源芯片采用亚德诺半导体的ADR4520，将输入3.3V稳定在2.048V，为模数采样电路提供基准源。模数转换电路用于将电流电压转换电路的输出模拟电压信号转换成数字信号送给后级单片机处理。模数转换芯片采用亚德诺半导体的AD7175-2，是24位的ADC芯片，具有在采样频率为600hz时也有20位分辨率的特点，可以满足系统精度的需求。
【主权项】
1.一种皮安级电流检测器，包括低噪声系统供电电路、电流-电压转换电路、模数基准源电路和模数转换电路，其特征在于，所述低噪声系统供电电路用于给所述电流-电压转换电路、基准源电路以及模数转换电路提供低噪声供电电源；所述电流-电压转换电路用于将信号源电流信号转换成电压信号；所述模数基准源电路用于给模数转换电路提供基准源；所述模数转换电路用于将电流-电压转换电路的输出模拟电压信号转换成数字信号送给后级单片机处理。2.根据权利要求1所述的皮安级电流检测器，其特征在于，所述低噪声系统供电电路包括三块德州仪器的TPS4901芯片和两块德州仪器的TPS3001芯片；所述三块TPS4901芯片用于将输入+15V电压转换成+8V电压、+3.3V电压和+2.5V电压；所述两块TPS3001芯片用于将输入-15V电压转换成-8V电压和-2.5V电压。3.根据权利要求1所述的皮安级电流检测器，其特征在于，所述电流-电压转换电路包括运算放大器；所述运算放大器的反向输入端接信号源电流信号，正向输入端接地；所述运算放大器的输出端和反向输入端之间还连接有一个玻璃管电阻。4.根据权利要求3所述的皮安级电流检测器，其特征在于，所述运算放大器的输出端和反向输入端均采用特氟龙材料进行固定连接。5.根据权利要求3所述的皮安级电流检测器，其特征在于，所述玻璃管电阻两端还并联有一个带有玻璃管的电容。6.根据权利要求5所述的皮安级电流检测器，其特征在于，所述运算放大器为亚德诺半导体的AD549 ;所述玻璃管电阻的阻值为IG欧姆；所述电容的容值为5pF。7.根据权利要求1所述的皮安级电流检测器，其特征在于，所述模数基准源电路由亚德诺半导体的ADR4520芯片构成，用于将输入的3.3V电压稳定在2.048V电压进行输出。8.根据权利要求1所述的皮安级电流检测器，其特征在于，所述模数转换电路由亚德诺半导体的AD7175-2芯片构成。
【专利摘要】本发明涉及一种皮安级电流检测器，包括低噪声系统供电电路、电流-电压转换电路、模数基准源电路和模数转换电路，所述低噪声系统供电电路用于给所述电流-电压转换电路、基准源电路以及模数转换电路提供低噪声供电电源；所述电流-电压转换电路用于将信号源电流信号转换成电压信号；所述模数基准源电路用于给模数转换电路提供基准源；所述模数转换电路用于将电流-电压转换电路的输出模拟电压信号转换成数字信号送给后级单片机处理。本发明能够精确采样皮安级电流。
【IPC分类】G01R19/25
【公开号】CN105137162
【申请号】CN201510451837
【发明人】赵鹏, 孙培德
【申请人】东华大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月28日