圖1運(yùn)放反饋電流測(cè)量法原理

圖中：Rf為反饋電阻；R＇為平衡電阻；UI0為運(yùn)放失調(diào)電壓；Ib-、Ib+為運(yùn)放偏置電流；Is為待測(cè)微電流；Uo為輸出電壓。

理想電路輸出為Uo= - IsRf.由于運(yùn)放存在失調(diào)電壓、偏置電流，所以，實(shí)際電路輸出為：

U＇o= - IsRf+UI0+Ib+R＇+Ib-Rf （1）

電壓輸出誤差為：

△Uo=UI0+Ib+R＇+Ib-Rf （2）

2.2差分、調(diào)制電路原理

提出運(yùn)用差分、調(diào)制電路過(guò)濾掉電路中直流雜質(zhì)信號(hào)的測(cè)量方法，徹底消除微電流測(cè)量過(guò)程中測(cè)量?jī)x器本身電路產(chǎn)生的干擾。差分、調(diào)制是指調(diào)制開(kāi)關(guān)由中央處理器控制，對(duì)微電流進(jìn)行調(diào)制，通過(guò)采用調(diào)制電路、差分電路過(guò)濾掉這些雜質(zhì)直流信號(hào)，得到與待測(cè)信號(hào)成比例關(guān)系的微壓信號(hào)。差分、調(diào)制電路原理如圖2所示。

圖2微弱電流差分、調(diào)制前置放大器模型

當(dāng)K1斷開(kāi)，K2閉合，即輸出：

U01= IsRf+UI0+Ib+R＇+Ib-Rf （3）

當(dāng)K1閉合，K2斷開(kāi)，即輸出：

U02= UI0+Ib+R＇+Ib-Rf （4）

式（3）減式（4），即可消除系統(tǒng)誤差，即：

Uo=U01- U02= IsRf（5）

通過(guò)式（5）得知，直流雜質(zhì)信號(hào)被消除，可見(jiàn)，Uo與Is成正比。但Uo信號(hào)極其弱，Uo需要經(jīng)過(guò)層層放大，再進(jìn)行差分。設(shè)總的放大倍數(shù)為K，則輸出為：Uo=KIsRf；被測(cè)微電流為：

Is=Uo/（KRf） （6）

測(cè)量結(jié)果送往儀器的中央處理器，最后通過(guò)顯示電路顯示出來(lái)。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1測(cè)量電路構(gòu)成

本測(cè)量電路由3部分組成。

1）前置放大階段，對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制放大，同時(shí)將微電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成微壓信號(hào)；

2）信號(hào)放大階段，分別由低通濾波電路、調(diào)零電路、開(kāi)關(guān)選擇電路、狀態(tài)判別電路構(gòu)成；

3）微電流輸出，由采樣保持、差分電路等構(gòu)成，由調(diào)制開(kāi)關(guān)對(duì)放大后的電壓信號(hào)分別進(jìn)行采樣保持，通過(guò)差分電路去除系統(tǒng)誤差，最后輸出與被測(cè)微電流成正比的電壓信號(hào)。測(cè)量電路構(gòu)成如圖3所示。