微电流放大器的分析

　　顾名思义，就是微小电流的放大器。就是pA级电流、nA级电流或者uA级电流的放大器。放大器的输入阻抗需要相当高。

　　微电流放大器由前置级、放大级、+15V和250v三个稳压电源和衰减器所构成。它与主机配套，用来测量离子化检视器的微弱电流。

　　随着工农业生产、科学研究、国防技术的日益发展，微电流测量显得十分重要。微电流放大器就是可以将极为微弱的电流经放大、转换成表头读数指示或其他方式指示出来。微电流放大器是十分有用的，加上一定辅助装置，可以派生出许多仪器，如高电阻测量仪、高输入阻抗电压表、等等;采用其结构和电路设计，又可以方便地制造各种仪器，如：pH计、质谱仪、高真空度测量仪和光谱、极谱分析仪等。

　　微电流放大器的形式有多种多样，有采用静电计管的，有采用特种双极型晶体管的，有采用结型场效应管或绝缘栅场效应管的，还有动电容式的微电流放大器。本机采用绝缘栅MOS场效应管，较静电计管具有漂移小、寿命长、体积小、功耗小等优点，较动电容式微电流放大器具有响应时间快、价廉、结构简单、容易制造等优点，但也存在着一些缺点，如灵敏度在普通条件下不能提得很高，另外MOSFET较易损坏，当然可以采用一些办法避免。

　　本机的最大特点是所有零部件都用通用零部件而达到了高性能，较之于某些仪器具有漂移小、灵敏度高、不需预热、能够快速测量等优点。

　　基本原理

　　从离子化检测器来的信号，阻抗很高且很微弱，必须经过阻抗转换和放大后，才能用记录仪、积分仅或微处理机进行测量。微电流放大器就是实现这一过程的装置。其中的前冒级是完成信号阻抗转换的装置，放大级（即放大器）用来进行放大，以获得足够的功率夫推动记录仪，而衰减器则是为了适应记录仅记录时的不同量程而设置的

　

　　微电流放大器为电子管多级深度负反馈式放大器，由前置（放大）、宜流放大（包括直流电源）两大部分组成。

　　在中学物理实验中，许多实验都要涉及到微电流的放大，如电磁感应、光电效应、温差电动势等实验。微电流放大器正是解决以上问题的教学仪器，它可以把微小电流放大到足以可用的教学电表演示，从而增加演示的效果。提高教学质量。下面就该仪器的工作原理和故障维修作一介绍。

　　工作原理剖析

　　微电流放大器的电原理图见图l所示。用集成运算放大器构成的两级直流电流放大器，运算敬大器Al和A2是集成电路LM324。LM324是一种通用的心运城集成电路，一块集成电路内集成四只运算放大器。LM324的管脚排列如图2所示。

　　图l中的第一级A1构成反相电压放大器。输入信号通过电阻加在Al的两个输入端第②、③脚之间，形成差模输入电压Vi。经放大后，从Al的输出端第①脚输出。设输出电压为Vo。

　　若近似地认为A1不需汲取输入电流，则可看作输入电阻R1与眨馈电阻Rf中的电淹是相等的。因此，往Al的输出端与输入端之间连接负反馈电阻Rf之后，A1的闭环电压放大倍数为Av1=Vo/Vi=Rf/R1。

　　因此，微电流放大器的第一级A1可将输入信号的电压放大。调节Rf可改变放大倍数。

　　第二级A2构成电压跟随器。电压跟随器的电压放大倍数约为1，输出电压与输入电压的相位相同，由于它的输入电阻很犬，输出电阻很小，因而有较大的电流带载能力，以便提供较大的电流输出，驱动电流表工作。

　

　　A2的输出端第⑦脚与反相输入端第⑥脚之间连接的是短路导线，可以认为A2闭环之后的输出电压与输入电压是相同的，故电压放大倍数为l。

　　LM324是单电源集成运算放大器，其电源端第④、（11）脚之间可使用单电源供电，无需对称的正、负双电源。

　　电原理（图1）中的同相输人端第③脚或⑤脚所加的偏置电阻R3、R4或R2、R5，是为了使无信号时，电流表的指针指中间位置。

　　电位器R9用于调零，补偿输入失调电压，使输入电压为零时，输出电压也为零。

　　

　　如何使用微电流放大器

　　1 保持使用环境干燥，尽量降低湿度。

　　2 微电流放大器的输入插头、插座和电缆的绝缘介质必须使用聚四氟乙烯材质的高绝缘度型号。

　　3 使用屏蔽电缆，必要时将待测的微电流发生装置一同使用屏蔽盒屏蔽，以避免外界静电场对测量的影响。