一、概述:
几千种应用都需要测试微弱电流,常见的是测量光电器件的光电流。一些科学应用(如气
相色谱仪、CT 扫描仪、光电倍增管与粒子和波束监控等)都需要进行微弱电流的测量。除了这些
应用外,半导体、传感器、电缆的制造商,甚至日常用品的制造商都须测量极小的电流,以确
定产品的特性。泄漏电流、绝缘电阻以及其它参数的测量都需要进行微弱电流的测量,这些
测量都需要进行 PA 级或 fA 级的电流测量。
为了满足这些用户的需要,本放大器有输出接口,输出为与被测电流成正比的电压信号,的微电流放大器。在物理、化学、电学、光学等许多领域得到了应用
二、技术指标:
1、频率范围: 直流——30KHz(随量程变化)
2、满量程输入压降: ≤20μV
3、量程与放大倍数: 量程*: 200fA、2PA、20PA、200PA、2nA、20nA、
200nA、2μA、20μA、200μA
放大倍数:1013V/A、1012V/A、1011V/A、1010V/A、109
V/A、108
V/A、
107
V/A、106
V/A、105
V/A、104
V/A、
4、低通滤波截止频率: 0.1Hz、1Hz、10Hz、100Hz、1KHz、3KHz、10KHz、30KHz、宽带
5、工频陷波: 有
6、大输出电压: ≤±2V
7、输出阻抗: <51Ω
8、噪声(输入端开路):10 fA / Hz
9、直流漂移(/℃): 10fA
10、电源: AC 220V±10% 50Hz±2Hz
* 量程的定义为输出接口输出 2V 电压的输入电流
由微电流输入电路、前置放大器、低通滤波器、输出放大器、调零电路、工频陷波,AC/DC
选择电路、量程(放大倍数)控制电路、低通滤波器截止频率控制电路、电源电路组成,工作原
理简述如下:
微电流信号由输入端输入,经微电流输入电路,把微电流信号变换成电压信号,由前置放大
器放大,前置放大器的放大倍数由面板量程数码开关控制。直流零点由调零电路调节,前置放大
器之后为低通滤波器,前置放大器的输出信号,经低通滤波器滤除不必要的高于被测频率的干扰
信号。低通滤波器衰减 3 分贝的截止频率为 0.1Hz、1Hz、10Hz、100Hz、1KHz、3KHz、10KHz、
30KHz、宽带共 9 档。用户根据测量要求,由面板数码开关进行选择。然后是工频(50Hz)陷波
电路,用户可根据需要选择是否使用工频(50Hz)陷波。由于微弱电流信号很小,很有可能混入
工频(50Hz)干扰,除了被测量的信号频率在工频(50Hz)附近,一般建议使用工频(50Hz)陷
波。后是输出放大器。放大倍数也由面板上量程数码开关控制,由面板右方的数码开关档位对
应的量程表,确定测量量程值。仪器的量程定义为输出电缆插座输出 2V 时的输入电流,共 10 档:
200fA、2PA、20PA、200PA、2nA、20nA、200nA、2μA、20μA、200μA,根据待测电流的大小
选择。放大器输出电压信号由 Q9(BNC)电缆插座输出,输出阻抗小于 100Ω。AC/DC 选择电路,
用户可以根据要求,选择 DC 耦合或 AC 耦合。
(1)、输入端
Ii待测弱电流由输入端 Q9(BNC)插座输入。
(2)、“调零”旋钮的调节
调节此旋钮可以改变输出端的直流电压。有三种作用:
(a)、放大器自身调零:在确定量程的条件下,输入端开路,输入电流为 0 时,调节调零旋
钮使输出直流电压为 0。
(b)、接待测器件调零:由于偏置电流与待测电流信号源内阻有关,在接待测器件后,在未
加待测器件的测试条件时调零(例如,光电器件测量时,不加光照;高阻测量时,不加电压等)。
作用是消除内部和外部的偏置电流,调零后再加待测条件(例如,加光照或加电压),测得的电流
即为待测电流。
(c)、测量信号的直流变化:电流信号由输入端输入,量程置使用时的量程,若要减去此测
量状态下的直流电流(例如,微光测量时,消除光电器件的暗电流),可以使用调零旋钮,调到输
出电压为 0,即减去此时的直流电流,在以后测得的直流电流值,即为被测信号相对于此时的直
流电流的变化。若测量交流电流信号,只关心值,不必关心这直流量。
(3)、工频(50Hz)陷波器,用户可以根据测量需要选择使用 50Hz 陷波器,“按下”50Hz
陷波,“弹上”不陷波。
(4)、低通滤波器截止频率的选择
低通滤波器的截止频率分 9 档,分别是 0.1Hz、1Hz、10Hz、100Hz、1KHz、3KHz、10KHz、
30KHz、宽带。在面板上数码开关对应的档数 n 的截止频率,由面板右边的表给出。例如:选用
数字为 3 档(n=3),截止频率为 1KHz。在对直流信号或缓慢变化(近于直流)的电流信号测量
时,建议低通滤波器的截止频率选择 0.1Hz 或 1Hz,这样可以抑制干扰和噪声,提高测量。
(5)量程与放大倍数
放大倍数K的定义为:Vo =KIi,Ii为输入电流,Vo 为输出电压,K的单位为 V(伏)/A(安)。
量程的定义为:仪器的输出接口输出 2V 电压的输入电流 Ii的值,或用满刻度输出电压 VoFS和满
刻度输入电流 IiFS来表示。
使用上述放大倍数公式有:VoFS =KIiFS
因此有: IiFS =VoFS/K,VoFS =2V,则满刻度量程 IiFS =2V/K
放大倍数与量程有对应关系,均由面板上的数码开关控制。放大倍数 K、满刻度量程 IiFS 与
数码开关档位 n 的对应关系由下表所示:图四
附件:
1、信号电缆: 3 根(一根 1m 长电缆,一根 0.5m 短电缆,一根 10cm 短电缆)
2、电源线: 1 根
3、说明书: 1 份