广泛应用于传感器的电流输入型前置放大器

广泛应用于传感器的电流输入型前置放大器

电路的功能

本放大器又称电流-电压转换器，是OP放大器的有效应用实例，由于本电路反相输入端是作为假设地而工作的，可以作为输入电阻极低的电流测量，也可作为各种传感器的前置放大器使用。在本电路输出端增加一个模拟表头，把输入电流转换成电压。则可构成高灵敏度的电流计。

电路工作原理

电路去掉了反相输入端的电阻，在反相放大中电路的工作就是由电路控制的，从信号源流入的电流IIN被送到OP放大器的输出，即IIN=IF。但作为衰减因素要考虑OP放大器的输入偏流IB。

电流-电压转换原理是，在OP放大器的输出输入端加入反馈电阻RF，就可以转换成电压EO（EO=IF*RF）。RF可由RF=EO/I1N的公式求出。假定输出电压1V，满量程输入电流IIN=1UA，则RF=1*10的6次方欧。

下面说明一下与电路基本工作无关的元件。与OP放大器反相输入端串联的电阻R1是限流电阻，在输入过载时，对OP放大器起到保护作用。选用一个大概的值即可。

二极管D1、D2的作用是对正反向电压进行箝位，以使输入到OP放大器的差动电压不至过大。电路进行正常的工作时，可认为它们是假想接地点虚地，不产生电压。

反馈电容C1的作用是在转换微弱电流时衰减其中的噪声成分。但须注意频率响应。零点频率F0由F0=1/2XCF.RF（HZ）公式确定，在选用时要与所需的频率相协调。用于直流时，可采用容量大的电容器获得积分效果。

齐钠二极器ZD1.2的作用是使OP放大器的电源电压稳定到正负5V，减少功耗，抑制芯片内部的温升，减少偏流IM的增量。如果用于普通电路电源电压可为正负15V，这时应骈掉电路中的ZD1.2。

元件的选用

因为流入OP放大器输入端的偏流会产生误差，所以应使流为最大输入电流的1/100~1/1000。如果输入偏流I为100PA，那么10NA全量程转换精度则为1%。

I随周围温度而变，用FET输入型放大器时应予注意。如选用单极型，I小的LT1012，温度特性则可得到大幅度的改善。

反馈电阻RF用RF=EO/IIN的公式求出。输入电流IIN越小，电阻值越高，很难获得性能良好的反馈电阻元件。一般小的产品，而且成本很高。所以当使用500K以上的反馈电阻时，事先要搞清温度系数是多少。

组装注意事项

对数+NA的微弱电流进行转换时，组装则成为重点。一般采用护圈，当电源线与输入线交叉时，如果绝缘电阻不是无限大，就会有电流流过，并且还会随温度而变，所以造成电路工作不稳定，输入数百PA以下的电流时，使用聚四氟乙烯端子，悬空布线比采用护圈要好。

应用注意事项

本放大器作为硅光二极管用的前置放大器时，外来光或电源交流会使已转换的电压波形中混入噪声。在输出响应低或输出电流平均值时，CF（100PF）则应选用较大的值。

输入微弱电流时，除应注意组装外，还应采用把电路全部放入金属盒内的方法在输入端开路时不能进行失调调整。这是因为OP放大器在输出器工作时，即使旋转VR1，电阻值也基本不变。如果让输入短路，或以RF的1/100左右的电阻端接，则可准确地消除失调。