圖1運放反饋電流測量法原理

圖中：Rf為反饋電阻；R＇為平衡電阻；UI0為運放失調電壓；Ib-、Ib+為運放偏置電流；Is為待測微電流；Uo為輸出電壓。

理想電路輸出為Uo= - IsRf.由于運放存在失調電壓、偏置電流，所以，實際電路輸出為：

U＇o= - IsRf+UI0+Ib+R＇+Ib-Rf （1）

電壓輸出誤差為：

△Uo=UI0+Ib+R＇+Ib-Rf （2）

2.2差分、調制電路原理

提出運用差分、調制電路過濾掉電路中直流雜質信號的測量方法，徹底消除微電流測量過程中測量儀器本身電路產生的干擾。差分、調制是指調制開關由中央處理器控制，對微電流進行調制，通過采用調制電路、差分電路過濾掉這些雜質直流信號，得到與待測信號成比例關系的微壓信號。差分、調制電路原理如圖2所示。

圖2微弱電流差分、調制前置放大器模型

當K1斷開，K2閉合，即輸出：

U01= IsRf+UI0+Ib+R＇+Ib-Rf （3）

當K1閉合，K2斷開，即輸出：

U02= UI0+Ib+R＇+Ib-Rf （4）

式（3）減式（4），即可消除系統(tǒng)誤差，即：

Uo=U01- U02= IsRf（5）

通過式（5）得知，直流雜質信號被消除，可見，Uo與Is成正比。但Uo信號極其弱，Uo需要經過層層放大，再進行差分。設總的放大倍數為K，則輸出為：Uo=KIsRf；被測微電流為：

Is=Uo/（KRf） （6）

測量結果送往儀器的中央處理器，最后通過顯示電路顯示出來。

3系統(tǒng)設計

3.1測量電路構成

本測量電路由3部分組成。

1）前置放大階段，對信號進行調制放大，同時將微電流信號轉化成微壓信號；

2）信號放大階段，分別由低通濾波電路、調零電路、開關選擇電路、狀態(tài)判別電路構成；

3）微電流輸出，由采樣保持、差分電路等構成，由調制開關對放大后的電壓信號分別進行采樣保持，通過差分電路去除系統(tǒng)誤差，最后輸出與被測微電流成正比的電壓信號。測量電路構成如圖3所示。