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          毫微安電流測量技術面臨的挑戰(zhàn)與設計方案

          作者: 時間:2009-12-22 來源:網絡 收藏

          高增益低噪聲放大器

            Williams通過Tektronix CT-1的七個采樣組,研究了這種增益誤差校正對一個正弦頻率(32.768kHz)的有效性。他報告說,對一個1mA、32.768kHz 的正弦波輸入電流,該器件的輸出全部都在 12% 的 0.5% 以內。盡管這些結果看似支持這種方案,Williams 仍認為值得說明一件事,即結果來自 Tektronix 的。他說:“Tektronix 并未保證低于所規(guī)定 -3dB、25kHz 低頻滾降時的性能。A3 和A4提供的增益為200,因此放大器總增益為224,000。這個數(shù)字在A4產生一個針對CT-1輸出的1V/mA比例因子。A4的 LTC1563-2 32.7 kHz 帶通濾波輸出通過一個以 LTC1968 為基礎的rms-dc轉換器送給A5,該rms-dc轉換器提供電路的輸出?!盬illiams 解釋說,信號處理路徑組成一個頻帶極窄的放大器,該放大器調諧到晶體的頻率。圖3畫出典型的電路波形。據(jù) Williams說,該晶體在C1的輸出端驅動(上跡線),產生一個530nA的rms晶體電流,分別顯示為A4的輸出(中間跡線)和rms-dc轉換器輸入(下跡線)。他說:“中間跡線可看到尖峰,這是來自與晶體并聯(lián)寄生路徑的未過濾成份。”

          電路波形

            從Williams的電路中可以看到,即使采用積分技術,要仍很困難。這個問題非常困難,因為測量者必須實時完成測量。還有更多復雜因素,如這種交流測量需要 32 kHz 的帶寬來捕捉示波器電流波形中的大量能量。Williams 用一只傳感器來解決這些問題。Tektronix CT-1 傳感器(參考文獻 2)價格高達 500 美元,但如果沒有好的傳感器,Williams 就不能從各種噪聲中恢復出信號。除了有好的靈敏度以外,CT-1 有 50Ω 的輸出阻抗,與高阻抗輸出相比可獲得較低的噪聲信號路徑。本例證明的另一個重要原則是,限制信號路徑的帶寬十分重要。Williams 做了一個窄帶放大器鏈,去除了不感興趣頻率部分帶來的所有噪聲。最后,Williams 在電路中采用了良好的低噪聲設計原則。將重要節(jié)點架空連接,盡量減少泄漏路徑,而在 50Ω 的源阻抗下,LT1028 可能是所有制造商中提供的噪聲最低的一種放大器。



          關鍵詞: 毫微安電流 測量

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