微电流的测量电路设计方案

概述：
随着科技发展，极限条件下的试验测量已成为进一步认识大自然的重要手段，这些试验中往往测量的都是一些非常弱的物理量，比如弱磁、弱声、弱光、弱振动等，由于这些微弱的信号一般都是通过传感器进行电量转换，使待测的弱信号转换成电信号。

1 引言
实际测量时，噪声和干扰无法回避，影响了测量的灵敏度和准确性。以研究测量pA级电流为目的， 开发设计出准确度为0．5级的微电流测量仪，测量的最小范围为10 pA。对于pA级电流测量，测量电路无法直接捕获电流信号，需要进行I/U转换。对于转换后的电压信号需进行进一步的放大，否则会被运算放大器的 失调电压、偏置电流这些直流信号干扰。问题在于，在放大捕获待测信号的同时，工频干扰、噪声、电路失调等杂质信号也同时被放大，所以需要设计出相关的后续 电路加以过滤、去除。对于工频干扰，通过采取屏蔽、滤波即可。而对于电路失调等这些直流杂质信号的消除，是本文所要阐述的核心所在，即通过采用调制电路、 差分电路过滤掉这些杂质直流信号。

2 微电流测量方法概述
2.1 测量方法
微弱信号检测就是要从信号源中过滤掉干扰信号，增强/最大限度地还原有用的待测信号，提高信噪 比(SNR)，有效抑制噪声是微电流测量的难点和重点。新的微电流检测方法的提出及微电流测量仪的研制是目前该领域内的一大热点。就检测方法而言，目前主 要有：取样积分法、相关检测法、噪声分析法、调制解调法、小波变换法、高阻抗输入法、光电耦合法、集成运放、计算机程序控制等，但取样电阻法和运放反馈电流法是微电流测量常用的方法。
噪声干扰是一种有效的压制性干扰信号，根据噪声的种类和特点，主要有2大来源：1)来自电子系统内部固有噪声，包括运放的偏置电流、失调电压，电子元件发热产生的热噪声，数字电路干扰产生的脉冲式噪声，开关电路产生的尖峰噪声等；2)来自电子系统外部，诸如工频干扰、射频噪声、大气噪声、机械噪声等。测量中，对噪声的处理极其重要，该文提出，微电流测量的关键在于抑制电路杂质直流信号和工频干扰。
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