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关于微电流测量的讨论
关于微电流测量的讨论[全球当前的微电流测量极限]
来自:电子工程专辑

抛砖引玉--全球当前的微电流测量极限
青铜大侠问:
正如tzl先生所言:“好像uA级的电流还算不上好微”。毕竟才-6次方量级。据在下了解,全球当前的微电流测量(直流,商业水平)极限,达到-17次方量级。这一极限由KEITHLEY创建并保持约有30年了。AGILENT达到-15次方商业量级。国内达到-15次方的商业水平也有好多年了。近年是否有新的商业和实验室进展,希望了解的人士不吝赐教啊。
 
黄金少侠答:
 这个问题讨论了很长时间了, 最初的提问者说要测量 uA 级电流, 所以没有介意. 终于有人说微安级不能算微电流, 而且有些网友其实对真正意义上的微电流测量是有兴趣的.
首先应该界定微电流测量的频率范围, 一般所说的微电流测量首先指直流. 有两个原因: 一是高频甚至音频微弱信号不用直接测量微电流的方法解决. 譬如网友 laoshuji 提出的问题是测量 8欧姆线圈中的电流, 这种内阻很低的信号源更像是一个电压源, 其输出电流完全取决于负载阻抗, 为什么要测微电流? 除非你的负载电阻远低于 8欧姆, 莫非就是这种情况? 其实他的问题更像是一个 MM 动磁式或 MC 动圈式电唱机拾音器或麦克风的应用. 顶多是要求把低频响应延伸到 0, 那就用直流耦合的音频放大器解决. 这方面有许多极好的用于音频测量的方案可用, 如果一定要用电流表示, 换算一下就行了. 其他高频信号也有类似的低内阻信号源情况, 或可以转变成电压源来解决. 第二个问题是微电流测量的输入阻抗要远低于信号源内阻和负载电阻, 同时测量电路的输入电流要远小于测量电流, 否则影响测量的结果. 这样的电路也不容易做到寛带, 一般就是从直流到几千赫的音频.
几十年来微电流测量的电路基本上就是一种, 就是一个差分输入单相对地输出的直流耦合运算放大器, 一个反馈电阻即测量电阻 Rf 连接放大器的反相输入端到输出端, 运放的正相输入端接地或失调调整电位器, 运放的反相输入端同时接信号电流输入, 而输出端输出电压 Vo = - Iin x Rf, 从而实现电流到电压的转换. 虽然这是一个很普通的电流电压变换电路, 但用于微电流测量时, 其反馈电阻的阻值会很大. 如果你要把 1nA 变换成 1V, Rf = 1G ohm. 这时 1pA 输出 1mV. 1Gohm 以上的电阻要用真空封装, 玻璃管表面要做防漏电绝缘处理, 安装的支架要用氟塑料. 另一个问题是放大器的输入电流必须远小于测量电流, 即使是只考虑引脚漏电就不可能用一单片集成电路. 输入放大用 MOSFET 偏置电流大约是 nA 级, 仔细的选型和测试筛选是必要的. 再高的要求要用特殊设计的电子管, 因为其体积大且工作在真空中, 能做到较高的绝缘. 但很少有人用到这些了.
在反馈回路中和放大器的补偿端加电阻电容移相网路可以改善频率特性和防止振荡. 放大器的输入阻抗很低约为 Ri/k+1, k 为开环增益. 低噪声当然也是重要的, 而稳定性, 长时间漂移等问题更不可忽视.  
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    涨见识了,可是如果版主能把相关的电路图贴出来的话就更好了
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      目前国内的微电流测量多用在核辐射测量上,能做到的最小电流也就是-15次方.能实现的电路有两种,一种就是上面说的IV转换,把电流*反馈电阻=电压.另一种是IF转换.把电流用高体表电阻的电容收集微电流,当达到一定伏值时,后继电路把电容上的电流放电.如此循环的过程,就是要达到把电流转换为伏值一定的脉冲的作用
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