一種可變增益小電流拾取放大電路的製作方法

2023-07-26 02:00:51 1

一種可變增益小電流拾取放大電路的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種可變增益小電流拾取放大電路，包括用於採集小電流信號的小電流信號採樣電路，其輸出端與一級精密運算放大電路的輸入端相連，一級精密運算放大電路的輸出端、增益控制電路的輸出端均與二級可變增益運算放大電路的輸入端相連，二級可變增益運算放大電路的輸出端與PC機相連。本發明可以靈活的改變放大倍數，能夠實現在較大的電流採樣範圍內共用，簡化了檢測器的模擬量信號處理，具有較好的通用性和穩定性。
【專利說明】—種可變增益小電流拾取放大電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及針對小電流信號的放大電路領域，尤其是一種可變增益小電流拾取放大電路。
【背景技術】
[0002]隨著現代工業的發展，對產品質量的要求越來越高，對於測量儀表的精度以及穩定性的要求也是越來越高，作為對於小電流信號的轉換測量在在線檢測的測厚儀的使用顯得尤其重要，因為，目前檢測射線變化的手段主要是電離室和光電倍增管，二者產生的均為小電流信號，有效的檢測出並穩定的放大成為測厚儀產品的關鍵技術。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在於提供一種能夠靈活的改變放大倍數、實現在較大的電流採樣範圍內共用的可變增益小電流拾取放大電路。
[0004]為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案:一種可變增益小電流拾取放大電路，包括用於採集小電流信號的小電流信號採樣電路，其輸出端與一級精密運算放大電路的輸入端相連，一級精密運算放大電路的輸出端、增益控制電路的輸出端均與二級可變增益運算放大電路的輸入端相連，二級可變增益運算放大電路的輸出端與PC機相連。
[0005]所述小電流信號採樣電路採用電流採樣電阻R18，所述一級精密運算放大電路包括第一運放，其正相輸入端接地，其反相輸入端分別與電容C3、電流米樣電阻R18的一端相連，電容C3的另一端接地，電流採樣電阻R18的另一端接小電流信號源，第一運放分兩路輸出，一路與二級可變增益運算放大電路的輸入端相連，另一路與跳線開關晶片W4相連。
[0006]所述二級可變增益 運算放大電路包括第二運放，其正相輸入端與第一運放的輸出端相連，其反相輸入端分別與電阻R12、增益控制電路相連，電阻R12的另一端接地，其輸出端分別與增益控制器電路、跳線開關晶片W4相連，跳線開關晶片W4通過電阻R13與PC機相連。
[0007]所述第一運放採用AD549晶片，其第4引腳接-15V直流電且通過電容Cl接地，其第7引腳接+15V直流電且通過電容C4接地，其第8引腳接地，其第6引腳分別與第二運放的正相輸入端、跳線開關晶片W4的第I引腳相連。
[0008]所述第二運放採用0P07晶片，其第4引腳接-15V直流電且通過電容C5接地，其第7引腳接+15V直流電且通過電容C6接地，其第6引腳與跳線開關晶片W4的第3引腳相連，跳線開關晶片W4的第2引腳通過電阻R13與PC機相連。
[0009]所述增益控制電路採用AD7501晶片，其第1、4、16引腳懸空，其第5、6、7、8、9、10、
11、13 引腳分別與電阻町1、1?10、1?9、1?8、1?7、1?6、1?5、1?4 的一端相連，電阻 Rll、RIO、R9、R8、R7、R6、R5、R4的另一端與第二運放的輸出端相連,其第12引腳分別與第二運放的反相輸入端、電阻R12的一端相連，電阻R12的另一端接地，其第3、14引腳並聯後接+15V直流電，其第2引腳接地，其第15引腳接-15V直流電。[0010]由上述技術方案可知，對電離室在射線作用下電離出的帶電離子，在電場的作用下向兩極運動而產生的微弱電流信號通過本發明的小電流信號採樣電路進行拾取，然後對電壓信號進行一級放大，為適應大範圍的電壓信號，對一級放大輸出的電壓信號進行二級放大，同時，在二級放大過程中通過改變反饋電阻的阻值，實現增益的不同變化，經過二級放大後的信號輸出到計算機進行模擬量的信號處理。本發明可以靈活的改變放大倍數，能夠實現在較大的電流採樣範圍內共用，簡化了檢測器的模擬量信號處理，具有較好的通用性和穩定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的電路框圖；
圖2是本發明中小電流信號採樣電路和一級精密運算放大電路的電路原理圖；
圖3是本發明中二級可變增益運算放大電路和增益控制電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0012]一種可變增益小電流拾取放大電路，包括用於採集小電流信號的小電流信號採樣電路1，其輸出端與一級精密運算放大電路2的輸入端相連，一級精密運算放大電路2的輸出端、增益控制電路4的輸出端均與二級可變增益運算放大電路3的輸入端相連，二級可變增益運算放大電路3的輸出端與PC機相連，如圖1所示。
[0013]如圖2所示，所述小電流信號採樣電路I採用電流採樣電阻R18，電流採樣電阻R18為精密電阻；所述一級精密運算放大電路2包括第一運放，其正相輸入端接地，其反相輸入端分別與電容C3、電流採樣電阻R18的一端相連，電容C3的另一端接地，電流採樣電阻R18的另一端接小電流信號源，第一運放分兩路輸出，一路與二級可變增益運算放大電路3的輸入端相連，另一路與跳線開關晶片W4相連。所述第一運放採用AD549晶片，其第4引腳接-15V直流電且通過電容Cl接地，其第7引腳接+15V直流電且通過電容C4接地，其第8引腳接地，其第6引腳分別與第二運放的正相輸入端、跳線開關晶片W4的第I引腳相連。AD549晶片是具有極低輸入偏置電流的單片電路靜電計型運算放大器，為達到高精度的目的，輸入偏置電壓和輸入偏置電壓漂移均通過雷射調節。通過電流採樣電阻R18採樣的電流信號經過AD549晶片的放大輸出腳6腳輸出，進入0P07晶片的3腳，或直接輸出。
[0014]如圖3所示，所述二級可變增益運算放大電路3包括第二運放，其正相輸入端與第一運放的輸出端相連，其反相輸入端分別與電阻R12、增益控制電路4相連，電阻R12的另一端接地，其輸出端分別與增益控制器電路、跳線開關晶片W4相連，跳線開關晶片W4通過電阻R13與PC機相連。所述第二運放採用0P07晶片，其第4引腳接-15V直流電且通過電容C5接地，其第7引腳接+15V直流電且通過電容C6接地，其第6引腳與跳線開關晶片W4的第3引腳相連，跳線開關晶片W4的第2引腳通過電阻R13與PC機相連。0P07晶片晶片是一種低噪聲，非斬波穩零的雙極性運算放大器集成電路，0P07晶片同時具有輸入偏置電流低和開環增益高的特點，這種低失調、高開環增益的特性使得0P07晶片特別適用於高增益的測量設備和放大傳感器的微弱信號等方面。
[0015]如圖3所示，所述增益控制電路4採用AD7501晶片，其第1、4、16引腳懸空，其第
5、6、7、8、9、10、11、13 引腳分別與電阻 Rll、RIO、R9、R8、R7、R6、R5、R4 的一端相連，電阻R11、R10、R9、R8、R7、R6、R5、R4的另一端與第二運放的輸出端相連，其第12引腳分別與第二運放的反相輸入端、電阻R12的一端相連，電阻R12的另一端接地，其第3、14引腳並聯後接+15V直流電，其第2引腳接地，其第15引腳接-15V直流電。AD7501晶片是3?8選擇的電子開關，在使能信號腳3腳接高電平時，通過4、1、16腳的A2、Al、AO的高低電平變化，分別選擇13、11、10、9、8、7、6、5腳對應的I?8的輸入，共同的12腳輸出，當在13、11、10、9、8、7、6、5腳選擇不同的電阻，並將12腳的輸出接至0P07晶片的反饋輸入腳2腳時，則形成了 8個不同增益的電路，從而實現增益的可變控制。
[0016]綜上所述，電離室產生的小電流信號通過電流採樣電阻R18轉換為電壓信號，通過AD549晶片進行放大，放大的電壓信號分兩路輸出，一路進入0P07晶片，另一路直接輸出，兩路信號通過跳線開關晶片W4進行選擇直接輸出還是再放大輸出；進入0P07晶片的信號再次進行放大處理，放大的倍數由3?8多路復用電路——即AD7501晶片進行控制，夕卜部進行選擇，倍數由8路輸入的電阻設定，即電阻R4?R11。本發明可以靈活的改變放大倍數，能夠實現在較大的電流採樣範圍內共用，簡化了檢測器的模擬量信號處理，具有較好的通用性和穩定性。
【權利要求】
1.一種可變增益小電流拾取放大電路，其特徵在於:包括用於採集小電流信號的小電流信號採樣電路(I )，其輸出端與一級精密運算放大電路(2)的輸入端相連，一級精密運算放大電路(2)的輸出端、增益控制電路(4)的輸出端均與二級可變增益運算放大電路(3)的輸入端相連，二級可變增益運算放大電路(3)的輸出端與PC機相連。
2.根據權利要求1所述的可變增益小電流拾取放大電路，其特徵在於:所述小電流信號採樣電路(I)採用電流採樣電阻R18，所述一級精密運算放大電路(2)包括第一運放，其正相輸入端接地，其反相輸入端分別與電容C3、電流採樣電阻R18的一端相連，電容C3的另一端接地，電流採樣電阻R18的另一端接小電流信號源，第一運放分兩路輸出，一路與二級可變增益運算放大電路(3)的輸入端相連，另一路與跳線開關晶片W4相連。
3.根據權利要求1所述的可變增益小電流拾取放大電路，其特徵在於:所述二級可變增益運算放大電路(3)包括第二運放，其正相輸入端與第一運放的輸出端相連，其反相輸入端分別與電阻R12、增益控制電路(4)相連，電阻R12的另一端接地，其輸出端分別與增益控制器電路、跳線開關晶片W4相連，跳線開關晶片W4通過電阻R13與PC機相連。
4.根據權利要求2所述的可變增益小電流拾取放大電路，其特徵在於:所述第一運放採用AD549晶片，其第4引腳接-15V直流電且通過電容Cl接地，其第7引腳接+15V直流電且通過電容C4接地，其第8引腳接地，其第6引腳分別與第二運放的正相輸入端、跳線開關晶片W4的第I引腳相連。
5.根據權利要求3所述的可變增益小電流拾取放大電路，其特徵在於:所述第二運放採用0P07晶片，其第4引腳接-15V直流電且通過電容C5接地，其第7引腳接+15V直流電且通過電容C6接地，其第6引腳與跳線開關晶片W4的第3引腳相連，跳線開關晶片W4的第2引腳通過電阻Rl3與PC機相連。
6.根據權利要求3所述的可變增益小電流拾取放大電路，其特徵在於:所述增益控制電路(4)採用AD7501晶片，其第1、4、16引腳懸空，其第5、6、7、8、9、10、11、13引腳分別與電阻 R11、R10、R9、R8、R7、R6、R5、R4 的一端相連，電阻 Rll、RIO、R9、R8、R7、R6、R5、R4 的另一端與第二運放的輸出端相連，其第12引腳分別與第二運放的反相輸入端、電阻R12的一端相連，電阻R12的另一端接地，其第3、14引腳並聯後接+15V直流電，其第2引腳接地，其第15引腳接-15V直流電。
【文檔編號】H03G3/20GK103457558SQ201310237553
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年6月17日 優先權日:2013年6月17日
【發明者】朱衛民, 李蔚森 申請人:馬鞍山恆瑞測量設備有限公司