一種微小直流電流處理電路的制作方法
專利名稱:一種微小直流電流處理電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型具體涉及一種微小直流電流處理電路，包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路、電源濾波電路和直流電壓放大電路，其中，所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將輸入的微小直流電流信號轉(zhuǎn)換為微小直流電壓信號；所述直流電壓放大電路，與所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號進行放大；所述電源濾波電路，其輸入端與供電電源連接，其輸出端與所述直流電壓放大電路連接，用于降低所述供電電源的紋波，為所述直流電壓放大電路提供幅值穩(wěn)定的工作電壓。通過本實用新型的技術(shù)方案，能夠在保證輸出信號信噪比的前提下，實現(xiàn)對微小直流電流的放大和識別。
【專利說明】
一種微小直流電流處理電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及光電傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微小直流電流處理電路。
【背景技術(shù)】
[0002]紫外光探測器是利用光電效應，將紫外光信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，它在地震發(fā)光現(xiàn)象的觀測以及臨震預報研究、河流中浮游沙的計測、低層大氣紫外線強度變化的地面觀測以及火災探測研究這些方面都有非常廣泛的應用，而且在太陽紫外輻射的地面觀測以及太陽物理研究、日全食時太陽紫外輻射的觀測、光電測暈儀、光電測雹儀的研究方面有也做出了重要的貢獻。
[0003]傳統(tǒng)紫外光探測器制備方法是在GaN薄膜上長出一層ZnO種子層，然后再在種子層上生長ZnO納米棒。但是，基于這種方法制備的探測器件性能容易受種子層影響。為了消除這種影響，可以采用n-ZnO NRs/p-GaN異質(zhì)結(jié)，并且ZnO NRs/GaN的界面中間不再有ZnO種子層?？紤]到在裝配過程中形成的ZnO NRs/GaN界面會增加光生電子-空穴對的復合，探測器制備過程中在ZnO NRs和GaN之間嵌入了一層MgO薄膜。研究表明這種探測器在365nm紫外光的照射下，探測器輸出的光電流明顯增加，表明其具有良好的光響應特性。探測器還具有良好的光伏特性，它的開路電壓(Vqc)和短路電流(Isc)分別約為1.02V和51OnA。通過計算，最大輸出電能可達84.6nW(電壓U = 0.35V，電流I = 242nA)，填充因子約為16%;光電轉(zhuǎn)換效率達3.8%。然而，由于它的輸出電流為nA級、甚至是pA級的微小直流電流，針對紫外光電探測器輸出的這種微弱直流且噪聲較大的信號后期處理和識別，主要有以下幾種方法:
[0004]—、探測器輸出的信號直接經(jīng)過多路模擬開關(guān)電路，再經(jīng)不同阻值的反饋電阻接入A/D采樣通道，與該A/D采樣通道連接的電阻作為反饋電阻，確定整個電路的增益。單片機根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果再自動控制多路模擬開關(guān)電路的增益，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。經(jīng)過此種方法處理輸出的信號噪聲較大，有用信號有可能被噪聲淹沒。
[0005]二、采用低噪聲調(diào)制電路將探測器輸出的信號中的有用信號調(diào)制到方波信號上，經(jīng)過放大電路，然后再經(jīng)過同步解調(diào)電路輸出。其缺點在于:電路放大倍數(shù)不可調(diào)，調(diào)制解調(diào)的過程過于復雜，信號的信噪比波動較大。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]有鑒于此，本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微小直流電流處理電路，在保證輸出信號信噪比的前提下，實現(xiàn)對微小直流電流的放大和識別。
[0007]為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]—種微小直流電流處理電路，包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路、電源濾波電路和直流電壓放大電路，其中，
[0009]所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將輸入的微小直流電流信號轉(zhuǎn)換為微小直流電壓信號;所述直流電壓放大電路，與所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號進行放大；
[0010]所述電源濾波電路，其輸入端與供電電源連接，其輸出端與所述直流電壓放大電路連接，用于降低所述供電電源的紋波，為所述直流電壓放大電路提供幅值穩(wěn)定的工作電壓。
[0011 ]優(yōu)選地，所述直流電壓放大電路包括前置放大濾波電路和后置放大濾波電路；
[0012]所述前置放大濾波電路，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號按固定放大倍數(shù)進行放大;所述后置放大濾波電路，與所述前置放大濾波電路的輸出端連接，用于將所述前置放大濾波電路輸出的直流電壓信號按預設(shè)放大倍數(shù)進行放大。
[0013]優(yōu)選地，所述電源濾波電路包括有8個引腳的穩(wěn)壓芯片Ul和有8個引腳的運算放大芯片U2，所述供電電源包括正電源和負電源，其中，所述穩(wěn)壓芯片Ul的型號為ADR444BR，運算放大芯片U2的型號為0PA2132_D_8，
[0014]所述運算放大芯片U2的8號引腳與所述正電源連接，4號引腳與所述負電源連接，6號引腳通過電阻Rl與所述穩(wěn)壓芯片Ul的6號引腳相連，5號引腳通過電阻R6接地，1、2、3號引腳空置，7號引腳通過電阻R2和Rl與所述穩(wěn)壓芯片Ul的6號引腳相連，其中所述7號引腳為正直流電壓輸出端；
[0015]所述穩(wěn)壓芯片Ul的4號引腳接地，2、3、5、7、8號引腳空置，I號引腳通過電容C4和C3與6號引腳相連，所述6號引腳為負直流電壓輸出端。
[0016]優(yōu)選地，所述前置放大濾波電路包括前置放大電路和前置濾波電路，其中，
[0017]所述前置濾波電路由電阻R3、R4和電容C1、C2組成，其中，電容C2和電阻R4串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容C2、電阻R4與電容Cl并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與電阻R3串聯(lián)；
[0018]所述前置放大電路包括運算放大芯片U3，運算放大芯片U3的型號為0PA2132_D_8，所述運算放大芯片U3共有8個引腳，其中，4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與所述前置濾波電路的電阻R3連接，同時通過電阻R5和R7接地，2號引腳通過電阻R7接地，3號引腳與電阻RlO連接，所述微小直流電壓信號通過電阻RlO輸入給所述運算放大芯片U3，5號引腳連接在所述前置濾波電路的電阻R4與電容C2之間，6號引腳通過電阻R9接地，7號引腳通過電阻R8和R9接地，所述7號引腳為所述前置放大電路的信號輸出端。
[0019]優(yōu)選地，所述后置放大濾波電路包括多個級聯(lián)的后置放大濾波子電路，其中每個所述后置放大濾波子電路結(jié)構(gòu)相同，皆包括后置放大子電路和后置濾波子電路:
[0020]所述后置濾波子電路由第一電阻、第二電阻、第一電容和第二電容組成，其中，第二電容和第二電阻串聯(lián)后接地，串聯(lián)后的第二電容、第二電阻與第一電容并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與第一電阻串聯(lián)；
[0021]所述后置放大子電路包括型號為0PA2132_D_8的運算放大芯片，所述運算放大芯片的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與所述后置濾波子電路的第一電阻連接，同時通過第三電阻和滑動變阻器接地，2號引腳通過第三電阻接地，5號引腳連接在所述后置濾波電路的第二電阻與第二電容之間，6號引腳通過第四電阻接地，7號引腳通過第五電阻和第四電阻接地；
[0022]其中，第一個后置放大子電路中的運算放大芯片的3號引腳與所述前置放大電路的信號輸出端連接，其余后置放大子電路中的運算放大芯片的3號引腳皆與前一個后置放大子電路中的運算放大芯片的7號引腳相連，最后一個所述運算放大芯片的7號引腳為所述后置放大濾波電路的信號輸出端。
[0023]優(yōu)選地，每個所述后置放大子電路中的的滑動變阻器的變阻范圍不同:第一個后置放大子電路中的滑動變阻器的變阻范圍為O?100K，與所述第一個后置放大子電路級聯(lián)的第二個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?1K，與所述第二個后置放大子電路級聯(lián)的第三個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?100K，與所述第三個后置放大子電路級聯(lián)的第四個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?50K。
[0024]本實用新型采用以上技術(shù)方案，至少具備以下有益效果:
[0025]本實用新型提供的這種微小直流電流處理電路，通過電流電壓轉(zhuǎn)換電路將輸入的微小直流電流信號轉(zhuǎn)換為微小直流電壓信號，直流電壓放大電路在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號進行放大，電源濾波電路用于降低供電電源的紋波，為所述直流電壓放大電路提供幅值穩(wěn)定的工作電壓，通過本實用新型的技術(shù)方案，能實現(xiàn)對微小直流電流的放大和識別。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型一實施例提供的一種微小直流電流處理電路的示意框圖；
[0027]圖2為本實用新型另一實施例提供的電源濾波電路的原理圖；
[0028]圖3為本實用新型另一實施例提供的前置放大濾波電路的原理圖；
[0029]圖4A為本實用新型另一實施例提供的第一個后置放大濾波子電路和第二個后置放大濾波子電路的原理圖；
[0030]圖4B為本實用新型另一實施例提供的第三個后置放大濾波子電路和第四個后置放大濾波子電路的原理圖。
【具體實施方式】
[0031]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。參見圖1，本實用新型一實施例提供的一種微小直流電流處理電路，包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路10、電源濾波電路11和直流電壓放大電路12，其中，
[0032]所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路10，用于將輸入的微小直流電流信號轉(zhuǎn)換為微小直流電壓信號;所述直流電壓放大電路12，與所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路10的輸出端連接，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號進行放大；
[0033]所述電源濾波電路11，其輸入端與供電電源連接，其輸出端與所述直流電壓放大電路12連接，用于降低所述供電電源的紋波，為所述直流電壓放大電路12提供幅值穩(wěn)定的工作電壓。
[0034]需要說明的是，所述預設(shè)信噪比范圍根據(jù)用戶實際需要進行設(shè)置。
[0035]可以理解的是，200pA?10mA的光電流信號經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換之后仍然為幅值很小的直流電壓信號，為了保證微小直流電壓信號經(jīng)過直流電壓放大電路后，輸出信號的信噪比還能保持在預設(shè)范圍內(nèi)，這就要求供電電源的紋波非常小。
[0036]供電電源的干擾源于很多方面，如大負荷的變動、電火花放電、空間電磁場、電機的啟動和停止等。因此，為了把供電電源的紋波限制在一定范圍內(nèi)，需要設(shè)置電源濾波電路來降低供電電源的紋波，為直流電壓放大電路提供幅值穩(wěn)定的工作電壓。
[0037]由上述技術(shù)方案可知，本實用新型提供的這種微小直流電流處理電路，通過電流電壓轉(zhuǎn)換電路將輸入的微小直流電流信號轉(zhuǎn)換為微小直流電壓信號，直流電壓放大電路在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號進行放大，電源濾波電路用于降低供電電源的紋波，為所述直流電壓放大電路提供幅值穩(wěn)定的工作電壓，通過本實用新型的技術(shù)方案，能實現(xiàn)對微小直流電流的放大和識別。
[0038]優(yōu)選地，所述直流電壓放大電路12包括前置放大濾波電路和后置放大濾波電路；
[0039]所述前置放大濾波電路，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號按固定放大倍數(shù)進行放大;所述后置放大濾波電路，與所述前置放大濾波電路的輸出端連接，用于將所述前置放大濾波電路輸出的直流電壓信號按預設(shè)放大倍數(shù)進行放大。
[0040]需要說明的是，所述固定放大倍數(shù)和預設(shè)放大倍數(shù)根據(jù)用戶實際需要進行設(shè)置。
[0041]參見圖2，優(yōu)選地，所述電源濾波電路11包括有8個引腳的穩(wěn)壓芯片Ul和有8個引腳的運算放大芯片U2，所述供電電源包括正電源和負電源，其中，所述穩(wěn)壓芯片Ul的型號為ADR444BR，運算放大芯片U2的型號為0PA2132_D_8，
[0042]所述運算放大芯片U2的8號引腳與所述正電源連接，4號引腳與所述負電源連接，6號引腳通過電阻Rl與所述穩(wěn)壓芯片Ul的6號引腳相連，5號引腳通過電阻R6接地，1、2、3號引腳空置，7號引腳通過電阻R2和Rl與所述穩(wěn)壓芯片Ul的6號引腳相連，其中所述7號引腳為正直流電壓輸出端；
[0043]所述穩(wěn)壓芯片Ul的4號引腳接地，2、3、5、7、8號引腳空置，I號引腳通過電容C4和C3與6號引腳相連，所述6號引腳為負直流電壓輸出端。
[0044]優(yōu)選地，電阻Rl 為 1K Ω，R2 為 10ΚΩ，R6 為 1ΚΩ，電容C3 為0.lyF，C4為0.lyF，正電源為1V，負電源為-1OV，正直流電壓輸出端輸出的直流電壓為5 V，負直流電壓輸出端輸出的電壓為-5V。
[0045]參見圖3，優(yōu)選地，所述前置放大濾波電路包括前置放大電路和前置濾波電路，其中，
[0046]所述前置濾波電路由電阻R3、R4和電容C1、C2組成，其中，電容C2和電阻R4串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容C2、電阻R4與電容Cl并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與電阻R3串聯(lián)；
[0047]所述前置放大電路包括運算放大芯片U3，運算放大芯片U3的型號為0PA2132_D_8，所述運算放大芯片U3共有8個引腳，其中，4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與所述前置濾波電路的電阻R3連接，同時通過電阻R5和R7接地，2號引腳通過電阻R7接地，3號引腳與電阻RlO連接，所述微小直流電壓信號通過電阻RlO輸入給所述運算放大芯片U3，5號引腳連接在所述前置濾波電路的電阻R4與電容C2之間，6號引腳通過電阻R9接地，7號引腳通過電阻R8和R9接地，所述7號引腳為所述前置放大電路的信號輸出端。
[0048]可以理解的是，由于前置放大電路位置特殊，它將信號和噪聲同時放大，所以前置放大電路的放大倍數(shù)不宜過大，以此來避免噪聲在放大過程中淹沒了有用信號。
[0049]優(yōu)選地，電阻R3為1ΚΩ，R4為 1ΚΩ，R5為4ΚΩ，R7為 1ΚΩ，R8為4ΚΩ，R9為4ΚΩ ,RlO為 1ΚΩ，電容Cl為lyF，C2為lyF。
[0050]本實施例中前置放大濾波電路采用一級放大加一級濾波的形式，減緩前置放大電路的放大速度，來保證微小直流電壓信號經(jīng)過前置放大濾波電路后，輸出信號的信噪比還能保持在預設(shè)范圍內(nèi)。
[0051]優(yōu)選地，所述后置放大濾波電路包括多個級聯(lián)的后置放大濾波子電路，其中每個所述后置放大濾波子電路結(jié)構(gòu)相同，皆包括后置放大子電路和后置濾波子電路:
[0052]所述后置濾波子電路由第一電阻、第二電阻、第一電容和第二電容組成，其中，第二電容和第二電阻串聯(lián)后接地，串聯(lián)后的第二電容、第二電阻與第一電容并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與第一電阻串聯(lián)；
[0053]所述后置放大子電路包括型號為0PA2132_D_8的運算放大芯片，所述運算放大芯片的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與所述后置濾波子電路的第一電阻連接，同時通過第三電阻和滑動變阻器接地，2號引腳通過第三電阻接地，5號引腳連接在所述后置濾波電路的第二電阻與第二電容之間，6號引腳通過第四電阻接地，7號引腳通過第五電阻和第四電阻接地；
[0054]其中，第一個后置放大子電路中的運算放大芯片的3號引腳與所述前置放大電路的信號輸出端連接，其余后置放大子電路中的運算放大芯片的3號引腳皆與前一個后置放大子電路中的運算放大芯片的7號引腳相連，最后一個所述運算放大芯片的7號引腳為所述后置放大濾波電路的信號輸出端。
[0055]優(yōu)選地，每個所述后置放大子電路中的的滑動變阻器的變阻范圍不同:第一個后置放大子電路中的滑動變阻器的變阻范圍為O?100K，與所述第一個后置放大子電路級聯(lián)的第二個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?1K，與所述第二個后置放大子電路級聯(lián)的第三個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?100K，與所述第三個后置放大子電路級聯(lián)的第四個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?50K。
[0056]參見圖4A，第一個后置濾波子電路由電阻R18、電阻R19、電容C7和電容C8組成，其中，電容C8和電阻Rl9串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容C8、電阻Rl9與電容C7并聯(lián)后與電阻Rl8串聯(lián)；
[0057]第一個后置放大子電路中的運算放大芯片U5的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與第一后置濾波子電路的電阻R18連接，同時通過電阻R20和滑動變阻器R17接地，2號引腳通過電阻R20接地，5號引腳連接在第一后置濾波電路的電阻R19與電容CS之間，6號引腳通過電阻R22接地，7號引腳通過電阻R21和電阻R22接地，3號引腳與所述前置放大電路的信號輸出端連接；
[0058]第二個后置濾波子電路由電阻R30、電阻R31、電容Cl I和電容C12組成，其中，電容Cl 2和電阻R31串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容Cl 2、電阻R31與電容Cl I并聯(lián)后與電阻R30串聯(lián)；
[0059]第二個后置放大子電路中的運算放大芯片U7的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與第二后置濾波子電路的電阻R30連接，同時通過電阻R32和滑動變阻器R29接地，2號引腳通過電阻R32接地，5號引腳連接在第二后置濾波電路的電阻R31與電容C12之間，6號引腳通過電阻R34接地，7號引腳通過電阻R33和電阻R34接地，3號引腳與運算放大芯片U5的7號引腳連接；
[0060]參見圖4B，第三個后置濾波子電路由電阻R24、電阻R25、電容C9和電容ClO組成，其中，電容ClO和電阻R25串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容C10、電阻R25與電容C9并聯(lián)后與電阻R24串聯(lián)；
[0061 ]第三個后置放大子電路中的運算放大芯片U6的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與第三后置濾波子電路的電阻R24連接，同時通過電阻R26和滑動變阻器R23接地，2號引腳通過電阻R26接地，5號引腳連接在第三后置濾波電路的電阻R25與電容ClO之間，6號引腳通過電阻R28接地，7號引腳通過電阻R27和電阻R28接地，3號引腳與運算放大芯片U7的7號引腳連接；
[0062]第四個后置濾波子電路由電阻R12、電阻R13、電容C5和電容C6組成，其中，電容C6和電阻Rl 3串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容C6、電阻Rl 3與電容C5并聯(lián)后與電阻Rl 2串聯(lián)；
[0063]第四個后置放大子電路中的運算放大芯片U4的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與第四后置濾波子電路的電阻R12連接，同時通過電阻R14和滑動變阻器Rll接地，2號引腳通過電阻R14接地，5號引腳連接在第四后置濾波電路的電阻R13與電容C6之間，6號引腳通過電阻R16接地，7號引腳通過電阻R15和電阻R16接地，3號引腳與運算放大芯片U6的7號引腳連接;運算放大芯片U4的7號引腳為所述后置放大濾波電路的信號輸出端。
[0064]優(yōu)選地，電阻R18為1ΚΩ，R19為 1ΚΩ，R20為 1ΚΩ，R21 為4ΚΩ，R22為4ΚΩ，電阻R30為 1ΚΩ，R31 為 1ΚΩ，R32為 1ΚΩ，R33為4ΚΩ，R34為4ΚΩ，電阻R24為 1ΚΩ，R25為 1ΚΩ，R26為IK Ω，R27為4ΚΩ，R28為4ΚΩ，電阻R12為 1ΚΩ，R13為 1ΚΩ，R14為 1ΚΩ，R15為4ΚΩ，R16為4KΩ ;電容05工6、07工8、09、(:10、(:11、(:12皆為14?;滑動變阻器1?17的變阻范圍為0?1001(，滑動變阻器R29的變阻范圍為O?50K，滑動變阻器R23的變阻范圍為O?100K，滑動變阻器Rll的變阻范圍為O?50K。
[0065]可以理解的是后置放大濾波電路中的反饋電阻采用線性度較高的滑動變阻器，這樣設(shè)計的好處在于，后置放大濾波電路可以把前置放大濾波電路輸出的高信噪比信號進行放大，直到滿足系統(tǒng)的要求。這樣既保證了輸出信號的信噪比，又達到了對微小直流電壓放大倍數(shù)的要求。本實施例提供的后置放大濾波電路的放大倍數(shù)在11?1I dB范圍內(nèi)可調(diào)。
[0066]本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。另外，在本實用新型中，術(shù)語“多個”指兩個或兩個以上，除非另有明確的限定。
【主權(quán)項】
1.一種微小直流電流處理電路，其特征在于，包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路、電源濾波電路和直流電壓放大電路，其中， 所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將輸入的微小直流電流信號轉(zhuǎn)換為微小直流電壓信號；所述直流電壓放大電路，與所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號進行放大； 所述電源濾波電路，其輸入端與供電電源連接，其輸出端與所述直流電壓放大電路連接，用于降低所述供電電源的紋波，為所述直流電壓放大電路提供幅值穩(wěn)定的工作電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小直流電流處理電路，其特征在于，所述直流電壓放大電路包括前置放大濾波電路和后置放大濾波電路； 所述前置放大濾波電路，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號按固定放大倍數(shù)進行放大;所述后置放大濾波電路，與所述前置放大濾波電路的輸出端連接，用于將所述前置放大濾波電路輸出的直流電壓信號按預設(shè)放大倍數(shù)進行放大。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微小直流電流處理電路，其特征在于，所述電源濾波電路包括有8個引腳的穩(wěn)壓芯片Ul和有8個引腳的運算放大芯片U2，所述供電電源包括正電源和負電源，其中，所述穩(wěn)壓芯片Ul的型號為ADR444BR，運算放大芯片U2的型號為0PA2132_D_8， 所述運算放大芯片U2的8號引腳與所述正電源連接，4號引腳與所述負電源連接，6號引腳通過電阻Rl與所述穩(wěn)壓芯片Ul的6號引腳相連，5號引腳通過電阻R6接地，1、2、3號引腳空置，7號引腳通過電阻R2和Rl與所述穩(wěn)壓芯片Ul的6號引腳相連，其中所述7號引腳為正直流電壓輸出端； 所述穩(wěn)壓芯片Ul的4號引腳接地，2、3、5、7、8號引腳空置，I號引腳通過電容C4和C3與6號引腳相連，所述6號引腳為負直流電壓輸出端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微小直流電流處理電路，其特征在于，所述前置放大濾波電路包括前置放大電路和前置濾波電路，其中， 所述前置濾波電路由電阻R3、R4和電容C1、C2組成，其中，電容C2和電阻R4串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容C2、電阻R4與電容Cl并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與電阻R3串聯(lián)； 所述前置放大電路包括運算放大芯片U3，運算放大芯片U3的型號為0PA2132_D_8，所述運算放大芯片U3共有8個引腳，其中，4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與所述前置濾波電路的電阻R3連接，同時通過電阻R5和R7接地，2號引腳通過電阻R7接地，3號引腳與電阻RlO連接，所述微小直流電壓信號通過電阻RlO輸入給所述運算放大芯片U3，5號引腳連接在所述前置濾波電路的電阻R4與電容C2之間，6號引腳通過電阻R9接地，7號引腳通過電阻R8和R9接地，所述7號引腳為所述前置放大電路的信號輸出端。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的微小直流電流處理電路，其特征在于，所述后置放大濾波電路包括多個級聯(lián)的后置放大濾波子電路，其中每個所述后置放大濾波子電路結(jié)構(gòu)相同，皆包括后置放大子電路和后置濾波子電路: 所述后置濾波子電路由第一電阻、第二電阻、第一電容和第二電容組成，其中，第二電容和第二電阻串聯(lián)后接地，串聯(lián)后的第二電容、第二電阻與第一電容并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與第一電阻串聯(lián)； 所述后置放大子電路包括型號為OPA2132_D_8的運算放大芯片，所述運算放大芯片的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與所述后置濾波子電路的第一電阻連接，同時通過第三電阻和滑動變阻器接地，2號引腳通過第三電阻接地，5號引腳連接在所述后置濾波電路的第二電阻與第二電容之間，6號引腳通過第四電阻接地，7號引腳通過第五電阻和第四電阻接地； 其中，第一個后置放大子電路中的運算放大芯片的3號引腳與所述前置放大電路的信號輸出端連接，其余后置放大子電路中的運算放大芯片的3號引腳皆與前一個后置放大子電路中的運算放大芯片的7號引腳相連，最后一個所述運算放大芯片的7號引腳為所述后置放大濾波電路的信號輸出端。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微小直流電流處理電路，其特征在于，每個所述后置放大子電路中的的滑動變阻器的變阻范圍不同:第一個后置放大子電路中的滑動變阻器的變阻范圍為O?100K，與所述第一個后置放大子電路級聯(lián)的第二個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?10K，與所述第二個后置放大子電路級聯(lián)的第三個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?100K，與所述第三個后置放大子電路級聯(lián)的第四個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?50K。
【文檔編號】G05F1/563GK205721470SQ201620394731
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】熊靜, 沈諒平, 王浩, 劉亮, 周海
【申請人】湖北大學
【專利摘要】本實用新型具體涉及一種微小直流電流處理電路，包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路、電源濾波電路和直流電壓放大電路，其中，所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將輸入的微小直流電流信號轉(zhuǎn)換為微小直流電壓信號；所述直流電壓放大電路，與所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號進行放大；所述電源濾波電路，其輸入端與供電電源連接，其輸出端與所述直流電壓放大電路連接，用于降低所述供電電源的紋波，為所述直流電壓放大電路提供幅值穩(wěn)定的工作電壓。通過本實用新型的技術(shù)方案，能夠在保證輸出信號信噪比的前提下，實現(xiàn)對微小直流電流的放大和識別。
【專利說明】
一種微小直流電流處理電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及光電傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微小直流電流處理電路。
【背景技術(shù)】
[0002]紫外光探測器是利用光電效應，將紫外光信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，它在地震發(fā)光現(xiàn)象的觀測以及臨震預報研究、河流中浮游沙的計測、低層大氣紫外線強度變化的地面觀測以及火災探測研究這些方面都有非常廣泛的應用，而且在太陽紫外輻射的地面觀測以及太陽物理研究、日全食時太陽紫外輻射的觀測、光電測暈儀、光電測雹儀的研究方面有也做出了重要的貢獻。
[0003]傳統(tǒng)紫外光探測器制備方法是在GaN薄膜上長出一層ZnO種子層，然后再在種子層上生長ZnO納米棒。但是，基于這種方法制備的探測器件性能容易受種子層影響。為了消除這種影響，可以采用n-ZnO NRs/p-GaN異質(zhì)結(jié)，并且ZnO NRs/GaN的界面中間不再有ZnO種子層?？紤]到在裝配過程中形成的ZnO NRs/GaN界面會增加光生電子-空穴對的復合，探測器制備過程中在ZnO NRs和GaN之間嵌入了一層MgO薄膜。研究表明這種探測器在365nm紫外光的照射下，探測器輸出的光電流明顯增加，表明其具有良好的光響應特性。探測器還具有良好的光伏特性，它的開路電壓(Vqc)和短路電流(Isc)分別約為1.02V和51OnA。通過計算，最大輸出電能可達84.6nW(電壓U = 0.35V，電流I = 242nA)，填充因子約為16%;光電轉(zhuǎn)換效率達3.8%。然而，由于它的輸出電流為nA級、甚至是pA級的微小直流電流，針對紫外光電探測器輸出的這種微弱直流且噪聲較大的信號后期處理和識別，主要有以下幾種方法:
[0004]—、探測器輸出的信號直接經(jīng)過多路模擬開關(guān)電路，再經(jīng)不同阻值的反饋電阻接入A/D采樣通道，與該A/D采樣通道連接的電阻作為反饋電阻，確定整個電路的增益。單片機根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果再自動控制多路模擬開關(guān)電路的增益，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。經(jīng)過此種方法處理輸出的信號噪聲較大，有用信號有可能被噪聲淹沒。
[0005]二、采用低噪聲調(diào)制電路將探測器輸出的信號中的有用信號調(diào)制到方波信號上，經(jīng)過放大電路，然后再經(jīng)過同步解調(diào)電路輸出。其缺點在于:電路放大倍數(shù)不可調(diào)，調(diào)制解調(diào)的過程過于復雜，信號的信噪比波動較大。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]有鑒于此，本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微小直流電流處理電路，在保證輸出信號信噪比的前提下，實現(xiàn)對微小直流電流的放大和識別。
[0007]為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]—種微小直流電流處理電路，包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路、電源濾波電路和直流電壓放大電路，其中，
[0009]所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將輸入的微小直流電流信號轉(zhuǎn)換為微小直流電壓信號;所述直流電壓放大電路，與所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號進行放大；
[0010]所述電源濾波電路，其輸入端與供電電源連接，其輸出端與所述直流電壓放大電路連接，用于降低所述供電電源的紋波，為所述直流電壓放大電路提供幅值穩(wěn)定的工作電壓。
[0011 ]優(yōu)選地，所述直流電壓放大電路包括前置放大濾波電路和后置放大濾波電路；
[0012]所述前置放大濾波電路，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號按固定放大倍數(shù)進行放大;所述后置放大濾波電路，與所述前置放大濾波電路的輸出端連接，用于將所述前置放大濾波電路輸出的直流電壓信號按預設(shè)放大倍數(shù)進行放大。
[0013]優(yōu)選地，所述電源濾波電路包括有8個引腳的穩(wěn)壓芯片Ul和有8個引腳的運算放大芯片U2，所述供電電源包括正電源和負電源，其中，所述穩(wěn)壓芯片Ul的型號為ADR444BR，運算放大芯片U2的型號為0PA2132_D_8，
[0014]所述運算放大芯片U2的8號引腳與所述正電源連接，4號引腳與所述負電源連接，6號引腳通過電阻Rl與所述穩(wěn)壓芯片Ul的6號引腳相連，5號引腳通過電阻R6接地，1、2、3號引腳空置，7號引腳通過電阻R2和Rl與所述穩(wěn)壓芯片Ul的6號引腳相連，其中所述7號引腳為正直流電壓輸出端；
[0015]所述穩(wěn)壓芯片Ul的4號引腳接地，2、3、5、7、8號引腳空置，I號引腳通過電容C4和C3與6號引腳相連，所述6號引腳為負直流電壓輸出端。
[0016]優(yōu)選地，所述前置放大濾波電路包括前置放大電路和前置濾波電路，其中，
[0017]所述前置濾波電路由電阻R3、R4和電容C1、C2組成，其中，電容C2和電阻R4串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容C2、電阻R4與電容Cl并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與電阻R3串聯(lián)；
[0018]所述前置放大電路包括運算放大芯片U3，運算放大芯片U3的型號為0PA2132_D_8，所述運算放大芯片U3共有8個引腳，其中，4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與所述前置濾波電路的電阻R3連接，同時通過電阻R5和R7接地，2號引腳通過電阻R7接地，3號引腳與電阻RlO連接，所述微小直流電壓信號通過電阻RlO輸入給所述運算放大芯片U3，5號引腳連接在所述前置濾波電路的電阻R4與電容C2之間，6號引腳通過電阻R9接地，7號引腳通過電阻R8和R9接地，所述7號引腳為所述前置放大電路的信號輸出端。
[0019]優(yōu)選地，所述后置放大濾波電路包括多個級聯(lián)的后置放大濾波子電路，其中每個所述后置放大濾波子電路結(jié)構(gòu)相同，皆包括后置放大子電路和后置濾波子電路:
[0020]所述后置濾波子電路由第一電阻、第二電阻、第一電容和第二電容組成，其中，第二電容和第二電阻串聯(lián)后接地，串聯(lián)后的第二電容、第二電阻與第一電容并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與第一電阻串聯(lián)；
[0021]所述后置放大子電路包括型號為0PA2132_D_8的運算放大芯片，所述運算放大芯片的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與所述后置濾波子電路的第一電阻連接，同時通過第三電阻和滑動變阻器接地，2號引腳通過第三電阻接地，5號引腳連接在所述后置濾波電路的第二電阻與第二電容之間，6號引腳通過第四電阻接地，7號引腳通過第五電阻和第四電阻接地；
[0022]其中，第一個后置放大子電路中的運算放大芯片的3號引腳與所述前置放大電路的信號輸出端連接，其余后置放大子電路中的運算放大芯片的3號引腳皆與前一個后置放大子電路中的運算放大芯片的7號引腳相連，最后一個所述運算放大芯片的7號引腳為所述后置放大濾波電路的信號輸出端。
[0023]優(yōu)選地，每個所述后置放大子電路中的的滑動變阻器的變阻范圍不同:第一個后置放大子電路中的滑動變阻器的變阻范圍為O?100K，與所述第一個后置放大子電路級聯(lián)的第二個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?1K，與所述第二個后置放大子電路級聯(lián)的第三個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?100K，與所述第三個后置放大子電路級聯(lián)的第四個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?50K。
[0024]本實用新型采用以上技術(shù)方案，至少具備以下有益效果:
[0025]本實用新型提供的這種微小直流電流處理電路，通過電流電壓轉(zhuǎn)換電路將輸入的微小直流電流信號轉(zhuǎn)換為微小直流電壓信號，直流電壓放大電路在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號進行放大，電源濾波電路用于降低供電電源的紋波，為所述直流電壓放大電路提供幅值穩(wěn)定的工作電壓，通過本實用新型的技術(shù)方案，能實現(xiàn)對微小直流電流的放大和識別。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型一實施例提供的一種微小直流電流處理電路的示意框圖；
[0027]圖2為本實用新型另一實施例提供的電源濾波電路的原理圖；
[0028]圖3為本實用新型另一實施例提供的前置放大濾波電路的原理圖；
[0029]圖4A為本實用新型另一實施例提供的第一個后置放大濾波子電路和第二個后置放大濾波子電路的原理圖；
[0030]圖4B為本實用新型另一實施例提供的第三個后置放大濾波子電路和第四個后置放大濾波子電路的原理圖。
【具體實施方式】
[0031]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。參見圖1，本實用新型一實施例提供的一種微小直流電流處理電路，包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路10、電源濾波電路11和直流電壓放大電路12，其中，
[0032]所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路10，用于將輸入的微小直流電流信號轉(zhuǎn)換為微小直流電壓信號;所述直流電壓放大電路12，與所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路10的輸出端連接，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號進行放大；
[0033]所述電源濾波電路11，其輸入端與供電電源連接，其輸出端與所述直流電壓放大電路12連接，用于降低所述供電電源的紋波，為所述直流電壓放大電路12提供幅值穩(wěn)定的工作電壓。
[0034]需要說明的是，所述預設(shè)信噪比范圍根據(jù)用戶實際需要進行設(shè)置。
[0035]可以理解的是，200pA?10mA的光電流信號經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換之后仍然為幅值很小的直流電壓信號，為了保證微小直流電壓信號經(jīng)過直流電壓放大電路后，輸出信號的信噪比還能保持在預設(shè)范圍內(nèi)，這就要求供電電源的紋波非常小。
[0036]供電電源的干擾源于很多方面，如大負荷的變動、電火花放電、空間電磁場、電機的啟動和停止等。因此，為了把供電電源的紋波限制在一定范圍內(nèi)，需要設(shè)置電源濾波電路來降低供電電源的紋波，為直流電壓放大電路提供幅值穩(wěn)定的工作電壓。
[0037]由上述技術(shù)方案可知，本實用新型提供的這種微小直流電流處理電路，通過電流電壓轉(zhuǎn)換電路將輸入的微小直流電流信號轉(zhuǎn)換為微小直流電壓信號，直流電壓放大電路在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號進行放大，電源濾波電路用于降低供電電源的紋波，為所述直流電壓放大電路提供幅值穩(wěn)定的工作電壓，通過本實用新型的技術(shù)方案，能實現(xiàn)對微小直流電流的放大和識別。
[0038]優(yōu)選地，所述直流電壓放大電路12包括前置放大濾波電路和后置放大濾波電路；
[0039]所述前置放大濾波電路，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號按固定放大倍數(shù)進行放大;所述后置放大濾波電路，與所述前置放大濾波電路的輸出端連接，用于將所述前置放大濾波電路輸出的直流電壓信號按預設(shè)放大倍數(shù)進行放大。
[0040]需要說明的是，所述固定放大倍數(shù)和預設(shè)放大倍數(shù)根據(jù)用戶實際需要進行設(shè)置。
[0041]參見圖2，優(yōu)選地，所述電源濾波電路11包括有8個引腳的穩(wěn)壓芯片Ul和有8個引腳的運算放大芯片U2，所述供電電源包括正電源和負電源，其中，所述穩(wěn)壓芯片Ul的型號為ADR444BR，運算放大芯片U2的型號為0PA2132_D_8，
[0042]所述運算放大芯片U2的8號引腳與所述正電源連接，4號引腳與所述負電源連接，6號引腳通過電阻Rl與所述穩(wěn)壓芯片Ul的6號引腳相連，5號引腳通過電阻R6接地，1、2、3號引腳空置，7號引腳通過電阻R2和Rl與所述穩(wěn)壓芯片Ul的6號引腳相連，其中所述7號引腳為正直流電壓輸出端；
[0043]所述穩(wěn)壓芯片Ul的4號引腳接地，2、3、5、7、8號引腳空置，I號引腳通過電容C4和C3與6號引腳相連，所述6號引腳為負直流電壓輸出端。
[0044]優(yōu)選地，電阻Rl 為 1K Ω，R2 為 10ΚΩ，R6 為 1ΚΩ，電容C3 為0.lyF，C4為0.lyF，正電源為1V，負電源為-1OV，正直流電壓輸出端輸出的直流電壓為5 V，負直流電壓輸出端輸出的電壓為-5V。
[0045]參見圖3，優(yōu)選地，所述前置放大濾波電路包括前置放大電路和前置濾波電路，其中，
[0046]所述前置濾波電路由電阻R3、R4和電容C1、C2組成，其中，電容C2和電阻R4串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容C2、電阻R4與電容Cl并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與電阻R3串聯(lián)；
[0047]所述前置放大電路包括運算放大芯片U3，運算放大芯片U3的型號為0PA2132_D_8，所述運算放大芯片U3共有8個引腳，其中，4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與所述前置濾波電路的電阻R3連接，同時通過電阻R5和R7接地，2號引腳通過電阻R7接地，3號引腳與電阻RlO連接，所述微小直流電壓信號通過電阻RlO輸入給所述運算放大芯片U3，5號引腳連接在所述前置濾波電路的電阻R4與電容C2之間，6號引腳通過電阻R9接地，7號引腳通過電阻R8和R9接地，所述7號引腳為所述前置放大電路的信號輸出端。
[0048]可以理解的是，由于前置放大電路位置特殊，它將信號和噪聲同時放大，所以前置放大電路的放大倍數(shù)不宜過大，以此來避免噪聲在放大過程中淹沒了有用信號。
[0049]優(yōu)選地，電阻R3為1ΚΩ，R4為 1ΚΩ，R5為4ΚΩ，R7為 1ΚΩ，R8為4ΚΩ，R9為4ΚΩ ,RlO為 1ΚΩ，電容Cl為lyF，C2為lyF。
[0050]本實施例中前置放大濾波電路采用一級放大加一級濾波的形式，減緩前置放大電路的放大速度，來保證微小直流電壓信號經(jīng)過前置放大濾波電路后，輸出信號的信噪比還能保持在預設(shè)范圍內(nèi)。
[0051]優(yōu)選地，所述后置放大濾波電路包括多個級聯(lián)的后置放大濾波子電路，其中每個所述后置放大濾波子電路結(jié)構(gòu)相同，皆包括后置放大子電路和后置濾波子電路:
[0052]所述后置濾波子電路由第一電阻、第二電阻、第一電容和第二電容組成，其中，第二電容和第二電阻串聯(lián)后接地，串聯(lián)后的第二電容、第二電阻與第一電容并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與第一電阻串聯(lián)；
[0053]所述后置放大子電路包括型號為0PA2132_D_8的運算放大芯片，所述運算放大芯片的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與所述后置濾波子電路的第一電阻連接，同時通過第三電阻和滑動變阻器接地，2號引腳通過第三電阻接地，5號引腳連接在所述后置濾波電路的第二電阻與第二電容之間，6號引腳通過第四電阻接地，7號引腳通過第五電阻和第四電阻接地；
[0054]其中，第一個后置放大子電路中的運算放大芯片的3號引腳與所述前置放大電路的信號輸出端連接，其余后置放大子電路中的運算放大芯片的3號引腳皆與前一個后置放大子電路中的運算放大芯片的7號引腳相連，最后一個所述運算放大芯片的7號引腳為所述后置放大濾波電路的信號輸出端。
[0055]優(yōu)選地，每個所述后置放大子電路中的的滑動變阻器的變阻范圍不同:第一個后置放大子電路中的滑動變阻器的變阻范圍為O?100K，與所述第一個后置放大子電路級聯(lián)的第二個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?1K，與所述第二個后置放大子電路級聯(lián)的第三個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?100K，與所述第三個后置放大子電路級聯(lián)的第四個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?50K。
[0056]參見圖4A，第一個后置濾波子電路由電阻R18、電阻R19、電容C7和電容C8組成，其中，電容C8和電阻Rl9串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容C8、電阻Rl9與電容C7并聯(lián)后與電阻Rl8串聯(lián)；
[0057]第一個后置放大子電路中的運算放大芯片U5的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與第一后置濾波子電路的電阻R18連接，同時通過電阻R20和滑動變阻器R17接地，2號引腳通過電阻R20接地，5號引腳連接在第一后置濾波電路的電阻R19與電容CS之間，6號引腳通過電阻R22接地，7號引腳通過電阻R21和電阻R22接地，3號引腳與所述前置放大電路的信號輸出端連接；
[0058]第二個后置濾波子電路由電阻R30、電阻R31、電容Cl I和電容C12組成，其中，電容Cl 2和電阻R31串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容Cl 2、電阻R31與電容Cl I并聯(lián)后與電阻R30串聯(lián)；
[0059]第二個后置放大子電路中的運算放大芯片U7的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與第二后置濾波子電路的電阻R30連接，同時通過電阻R32和滑動變阻器R29接地，2號引腳通過電阻R32接地，5號引腳連接在第二后置濾波電路的電阻R31與電容C12之間，6號引腳通過電阻R34接地，7號引腳通過電阻R33和電阻R34接地，3號引腳與運算放大芯片U5的7號引腳連接；
[0060]參見圖4B，第三個后置濾波子電路由電阻R24、電阻R25、電容C9和電容ClO組成，其中，電容ClO和電阻R25串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容C10、電阻R25與電容C9并聯(lián)后與電阻R24串聯(lián)；
[0061 ]第三個后置放大子電路中的運算放大芯片U6的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與第三后置濾波子電路的電阻R24連接，同時通過電阻R26和滑動變阻器R23接地，2號引腳通過電阻R26接地，5號引腳連接在第三后置濾波電路的電阻R25與電容ClO之間，6號引腳通過電阻R28接地，7號引腳通過電阻R27和電阻R28接地，3號引腳與運算放大芯片U7的7號引腳連接；
[0062]第四個后置濾波子電路由電阻R12、電阻R13、電容C5和電容C6組成，其中，電容C6和電阻Rl 3串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容C6、電阻Rl 3與電容C5并聯(lián)后與電阻Rl 2串聯(lián)；
[0063]第四個后置放大子電路中的運算放大芯片U4的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與第四后置濾波子電路的電阻R12連接，同時通過電阻R14和滑動變阻器Rll接地，2號引腳通過電阻R14接地，5號引腳連接在第四后置濾波電路的電阻R13與電容C6之間，6號引腳通過電阻R16接地，7號引腳通過電阻R15和電阻R16接地，3號引腳與運算放大芯片U6的7號引腳連接;運算放大芯片U4的7號引腳為所述后置放大濾波電路的信號輸出端。
[0064]優(yōu)選地，電阻R18為1ΚΩ，R19為 1ΚΩ，R20為 1ΚΩ，R21 為4ΚΩ，R22為4ΚΩ，電阻R30為 1ΚΩ，R31 為 1ΚΩ，R32為 1ΚΩ，R33為4ΚΩ，R34為4ΚΩ，電阻R24為 1ΚΩ，R25為 1ΚΩ，R26為IK Ω，R27為4ΚΩ，R28為4ΚΩ，電阻R12為 1ΚΩ，R13為 1ΚΩ，R14為 1ΚΩ，R15為4ΚΩ，R16為4KΩ ;電容05工6、07工8、09、(:10、(:11、(:12皆為14?;滑動變阻器1?17的變阻范圍為0?1001(，滑動變阻器R29的變阻范圍為O?50K，滑動變阻器R23的變阻范圍為O?100K，滑動變阻器Rll的變阻范圍為O?50K。
[0065]可以理解的是后置放大濾波電路中的反饋電阻采用線性度較高的滑動變阻器，這樣設(shè)計的好處在于，后置放大濾波電路可以把前置放大濾波電路輸出的高信噪比信號進行放大，直到滿足系統(tǒng)的要求。這樣既保證了輸出信號的信噪比，又達到了對微小直流電壓放大倍數(shù)的要求。本實施例提供的后置放大濾波電路的放大倍數(shù)在11?1I dB范圍內(nèi)可調(diào)。
[0066]本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。另外，在本實用新型中，術(shù)語“多個”指兩個或兩個以上，除非另有明確的限定。
【主權(quán)項】
1.一種微小直流電流處理電路，其特征在于，包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路、電源濾波電路和直流電壓放大電路，其中， 所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將輸入的微小直流電流信號轉(zhuǎn)換為微小直流電壓信號；所述直流電壓放大電路，與所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號進行放大； 所述電源濾波電路，其輸入端與供電電源連接，其輸出端與所述直流電壓放大電路連接，用于降低所述供電電源的紋波，為所述直流電壓放大電路提供幅值穩(wěn)定的工作電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小直流電流處理電路，其特征在于，所述直流電壓放大電路包括前置放大濾波電路和后置放大濾波電路； 所述前置放大濾波電路，用于在預設(shè)信噪比范圍內(nèi)對所述微小直流電壓信號按固定放大倍數(shù)進行放大;所述后置放大濾波電路，與所述前置放大濾波電路的輸出端連接，用于將所述前置放大濾波電路輸出的直流電壓信號按預設(shè)放大倍數(shù)進行放大。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微小直流電流處理電路，其特征在于，所述電源濾波電路包括有8個引腳的穩(wěn)壓芯片Ul和有8個引腳的運算放大芯片U2，所述供電電源包括正電源和負電源，其中，所述穩(wěn)壓芯片Ul的型號為ADR444BR，運算放大芯片U2的型號為0PA2132_D_8， 所述運算放大芯片U2的8號引腳與所述正電源連接，4號引腳與所述負電源連接，6號引腳通過電阻Rl與所述穩(wěn)壓芯片Ul的6號引腳相連，5號引腳通過電阻R6接地，1、2、3號引腳空置，7號引腳通過電阻R2和Rl與所述穩(wěn)壓芯片Ul的6號引腳相連，其中所述7號引腳為正直流電壓輸出端； 所述穩(wěn)壓芯片Ul的4號引腳接地，2、3、5、7、8號引腳空置，I號引腳通過電容C4和C3與6號引腳相連，所述6號引腳為負直流電壓輸出端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微小直流電流處理電路，其特征在于，所述前置放大濾波電路包括前置放大電路和前置濾波電路，其中， 所述前置濾波電路由電阻R3、R4和電容C1、C2組成，其中，電容C2和電阻R4串聯(lián)后接地，串聯(lián)的電容C2、電阻R4與電容Cl并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與電阻R3串聯(lián)； 所述前置放大電路包括運算放大芯片U3，運算放大芯片U3的型號為0PA2132_D_8，所述運算放大芯片U3共有8個引腳，其中，4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與所述前置濾波電路的電阻R3連接，同時通過電阻R5和R7接地，2號引腳通過電阻R7接地，3號引腳與電阻RlO連接，所述微小直流電壓信號通過電阻RlO輸入給所述運算放大芯片U3，5號引腳連接在所述前置濾波電路的電阻R4與電容C2之間，6號引腳通過電阻R9接地，7號引腳通過電阻R8和R9接地，所述7號引腳為所述前置放大電路的信號輸出端。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的微小直流電流處理電路，其特征在于，所述后置放大濾波電路包括多個級聯(lián)的后置放大濾波子電路，其中每個所述后置放大濾波子電路結(jié)構(gòu)相同，皆包括后置放大子電路和后置濾波子電路: 所述后置濾波子電路由第一電阻、第二電阻、第一電容和第二電容組成，其中，第二電容和第二電阻串聯(lián)后接地，串聯(lián)后的第二電容、第二電阻與第一電容并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與第一電阻串聯(lián)； 所述后置放大子電路包括型號為OPA2132_D_8的運算放大芯片，所述運算放大芯片的4號引腳與電源濾波電路的正直流電壓輸出端連接，8號引腳與電源濾波電路的負直流電壓輸出端連接，I號引腳與所述后置濾波子電路的第一電阻連接，同時通過第三電阻和滑動變阻器接地，2號引腳通過第三電阻接地，5號引腳連接在所述后置濾波電路的第二電阻與第二電容之間，6號引腳通過第四電阻接地，7號引腳通過第五電阻和第四電阻接地； 其中，第一個后置放大子電路中的運算放大芯片的3號引腳與所述前置放大電路的信號輸出端連接，其余后置放大子電路中的運算放大芯片的3號引腳皆與前一個后置放大子電路中的運算放大芯片的7號引腳相連，最后一個所述運算放大芯片的7號引腳為所述后置放大濾波電路的信號輸出端。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微小直流電流處理電路，其特征在于，每個所述后置放大子電路中的的滑動變阻器的變阻范圍不同:第一個后置放大子電路中的滑動變阻器的變阻范圍為O?100K，與所述第一個后置放大子電路級聯(lián)的第二個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?10K，與所述第二個后置放大子電路級聯(lián)的第三個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?100K，與所述第三個后置放大子電路級聯(lián)的第四個后置放大子電路的滑動變阻器的變阻范圍為O?50K。
【文檔編號】G05F1/563GK205721470SQ201620394731
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】熊靜, 沈諒平, 王浩, 劉亮, 周海
【申請人】湖北大學
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