电流检测电路设计

BL0930电流采样电路原理一、BL0930电流采样电路原理概述BL0930电流采样电路是一种常用的电流检测电路，它可以通过对电流进行采样和转换，将电流信号转换为电压信号输出。

BL0930电流采样电路原理的核心在于采用霍尔元件进行电流检测，并通过一定的电路设计将采样电压转换为可测量的标准电压输出。

下面我将基于这一原理进行深入探讨。

二、BL0930电流采样电路原理详解1. 霍尔元件原理BL0930电流采样电路采用霍尔元件进行电流检测。

霍尔元件是一种基于霍尔效应的传感器，它可以在外加磁场的作用下产生电压信号。

在电流流过导线时，将导线放置在霍尔元件附近，霍尔元件受到磁场的影响而产生电压信号。

这一原理使得BL0930电流采样电路能够实现对电流的准确检测。

2. 电路设计BL0930电流采样电路在电路设计上采用了一系列的放大器、滤波器和稳压器等电路元件，以确保采样电压的准确和稳定。

采样电压经过放大器进行信号放大，滤波器进行信号滤波，稳压器进行电压稳定，最终转换为可测量的标准电压输出。

这一设计保证了BL0930电流采样电路在各种工作条件下都能提供精准的电流检测功能。

3. 原理应用BL0930电流采样电路原理广泛应用于各种电力电子设备、工业控制设备和电动车充电设备等领域。

通过对电流进行准确监测和控制，BL0930电流采样电路可以实现对电子设备和系统的安全运行和高效控制。

它还可以用于对电动车充电设备进行电流监测和管理，确保充电过程的稳定和安全。

三、BL0930电流采样电路原理个人观点和理解从深度和广度来看，BL0930电流采样电路原理涉及了电磁学、电路设计以及应用领域的知识。

对于电路设计和应用方面，我个人认为需要进一步深入了解各种不同场合下的电流检测需求和实际应用，以更好地优化电流采样电路的设计。

对于电磁学方面，我认为还可以深入了解霍尔元件的原理和特性，以更好地理解BL0930电流采样电路原理的核心技术。

四、总结与回顾通过对BL0930电流采样电路原理的专题探讨，我们对其工作原理、电路设计和应用领域有了深入的了解。

相电流检测电路原理相电流检测电路是一种常见的电路设计，用于检测电路中的相电流。

相电流是指通过电路中的导线所流动的电流，它是电路中的重要参数之一。

相电流检测电路的原理是基于法拉第电磁感应定律，通过检测电路中的磁场变化来间接测量相电流的大小。

相电流检测电路通常由电流传感器、信号调理电路和输出显示电路组成。

电流传感器是电路中最关键的部分，它能够将电流信号转换为电压信号。

常见的电流传感器包括互感式电流传感器和霍尔效应传感器。

互感式电流传感器利用电流通过线圈产生的磁场来感应电流大小，而霍尔效应传感器则利用霍尔元件感应电流的磁场变化。

这些传感器能够将电流信号转换为电压信号，从而方便后续的信号处理。

信号调理电路是相电流检测电路中的重要部分，它能够对传感器输出的电压信号进行放大、滤波和线性化处理。

放大电路能够将传感器输出的微弱电压信号放大到适合后续处理的范围，滤波电路则能够去除传感器输出信号中的噪声和干扰，以确保测量结果的准确性。

线性化处理电路则能够将非线性的传感器输出信号转换为线性的电流信号，以便进一步的分析和显示。

输出显示电路是相电流检测电路中的最后一环，它能够将处理后的电流信号转换为人们可以直观理解的形式。

常见的输出显示方式包括模拟显示和数字显示。

模拟显示电路通常采用指针表或电压表来显示电流信号的大小，而数字显示电路则通过数码管或液晶显示屏来显示电流的数值。

输出显示电路的设计需要考虑显示精度、稳定性和可靠性等因素，以满足实际应用的需求。

相电流检测电路通过电流传感器将电流信号转换为电压信号，经过信号调理电路的处理后，最终通过输出显示电路显示出来。

这种电路设计可以广泛应用于电力系统、工业自动化、电动机控制等领域，能够实时监测电路中的相电流，为电路的安全运行提供保障。

双通道微弱电流测量电路的设计摘要：针对微弱电流检测，设计了一种基于I-V 变换法的电流检测电路，系统采用STM32F767主控芯片和ADS1271数模转换芯片，并利用keithley2400为标准的恒流源进行了测试，结果表明在电流大于1nA相对误差小于1%。

关键词：微弱电流信号；I-V电路；恒流源1 前言微弱电流的测量是电子学技术中一项重要的技术分支，在光电探测、分析化学、高精度传感器和核电子学等学科都有广泛的应用。

微弱电流一般只幅度微安以下的电流，此类信号不仅本身信号微弱，而且在传输和测量过程中容易受到受到噪声及外部干扰，对其测量难度较大。

微弱电流测量原理主要有两种，一种是将微弱电流信号通过电路转换成频率信号，测量频率来转换成电流，即I-F变换法[1]。

另一种是将微弱电流信号通过电路转换成电压信号，测量电压转换成电流，即I-V变换法[2]。

本文设计了一种双通道微弱电流测量电路，实现两路信号同步采集。

2系统结构微弱电流测量系统由I-V变换电路、量程转换开关、模数转换电路、温度传感器、单片机微控制器及通信模块等部分组成，系统示意图见图 1 。

待测两路电流信号分别通过I-V变换电路转换为电压信号，单片机微控制器通过AD模数转换电路对电压信号进行采样并进行处理，同时系统根据采样电压的大小自动控制继电器，实现量程的切换。

系统配有温度传感器用于采集环境温度，对测量结果进行温度补偿。

通信模块配有RS232通信接口用于传送测量结果或对系统进行控制。

图 1 微弱电流测量系统示意图3硬件设计3.1 I-V 变换电路I-V变换电路是微弱电流信号I转换为电压信号，一般经过换后的电压信号也会被放大有利于后面的采样。

由于在转换过程中需要使用一个高阻值电阻作为反馈电阻，因此这种方法又称为“高阻法”[3]。

本文使用ADA4530-1低偏置电流的放大电路，最大偏置电流±20 fA,低失调电压最大值50μV，放大器默认配置为跨阻模式，采用100Ω-10 GΩ的电阻和高绝缘的继电器组成反馈网络，电路图见图2。

电压电流采样电路设计
一、电压采样
1．采样电路原理：
电压采样电路是一种能够基于参考电压对输入电压进行采样，即在参考电压和输入电压之间比较，按比例将其转换为一个相对更低的电压，以便进一步处理。

在电压采样电路中，一个可调分压器实现参考电压，一个微分放大器将输入电压和参考电压放大为输出电压，一个比较器比较输出电压和参考电压，一个低通滤波器去除多余的噪声，一个放大器放大采样电压，最后一个数据转换器将数字信号转换为输出信号。

2．电路实现方式：
电压采样电路的实现可以采用以下两种方式：
（1）利用ADC芯片：
采用ADC芯片实现的电压采样电路，电路构成比较简单，只需要具有其中一种ADC芯片、电源及电压基准，采样电压，就可以构成一个电压采样电路。

（2）利用放大器和比较器：
利用放大器对电压进行放大，而后再把放大后的电压送到比较器中，比较器将放大后的电压和参考电压进行比较，从而检测出比较结果，构成另一种电压采样电路。

二、电流采样
1．采样电路原理：
电流采样电路采用一个电流型传感器对电流进行检测，其输出电压受电流的变化而变化。

CBB规范过流检测电路(VER:V2.0)拟制：专时间：2010-12-08 批准：宏时间：2011-2-17 文件评优级别：□A优秀□B良好□C一般1 功能介绍该电路能实时对由输入电流信号转换成的电压信号进行监控，任一相输入电流超出门限电流，此电路都会反馈异常信号到控制器，以此来实现对变频器的过流自保护功能。

2 详细原理图图1 过电流检测电路原理图由于霍尔电流传感器的响应快速，因此出现短路时，霍尔输出电流信号经采样电阻转换成电压信号及时送到DSP，在IGBT短路安全时间内封锁PWM驱动信号输出，使IGBT得到可靠的保护。

过流检测是通过四电压比较器LM339组成的双限比较器来完成的，它可以判断输入信号电位是否位于指定门限电位REFL到REFH之间。

LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（上拉电阻，选2-15K），此处上拉3.0V，正常情况OCH1为高电平，有故障的情况为低电平。

3 器件功能❖ C1~C7为电源去耦电容；❖ C8对地滤波电容，为谐波干扰提供对地通道。

❖ C12与R14构成RC 滤波网络；❖ C13与R15构成RC 滤波网络，滤出输出信号OCH 的谐波干扰；❖ C9、C10、C11分别与R2、R4、R6构成RC 滤波网络，滤除输入到比较器采样信号干扰； ❖ R10、R11、R12构成分压电路，由此确定比较的上限与下限电压，其R10还具有滤波作用； ❖ R1~R6、R15限流电阻，其中R2、R4、R6、R15兼具有滤波作用。

❖ R7、R8、R9、R13为上拉电阻。

❖ U3六斯密特触发反相器，对信号整型，防止频繁过流时过流信号拉不低。

❖ U1、U2四电压比较器。

组成双比较电路，设定门限电压。

4 参数计算过流检测保护电路（因每相电路相仿性，在此以U 相为例）采样电压信号IU 为-3.00V~+3.00V ，3V 对应2.5倍峰值电流，输入到比较电流保持在mA 级，门限电压上下限范围在极值范围0~3.0V 之间，正常工作时有0<U IU-1<3.0V 。

三相电机的设计该系统硬件结构包含主电路和控制电路两大部分，具体由整流滤波模块、逆变模块、IPM保护模块、三相异步电动机、电压、电流和转速检测模块、显示模块、DSP与PC机通信模块等组成。

基于DSP的三相异步电动机变频调速系统结构框图系统控制电路包含两个部分：核心控制电路和基于核心电路的外部扩展电路。

DSP核心电路负责整个系统的控制和具体的算法实现功能。

外部扩展电路主要完成电压、电流和速度信号的检测，数据显示以及DSP与PC机通信等功能，并对IPM发出的各种故障信号进行综合处理形成总的故障信号送入TMS320LF2407A的PDPINTx（x=A、B）故障中断入口。

电流检测电路设计三相定子电流检测是为了获得闭环控制的电流反馈量，主电路中电容器两端电压检测是为了防止泵升电压对逆变桥的损坏，而电容器两端的电压检测又可以通过检测与电容器两端并联的电阻中流过的电流来获得，所以本文中电压和电流的检测都可以通过电流检测来实现。

异步电动机是三相平衡负载，因此有ia+ib+ic=0，所以只要检测其中两路电流，就可以得到三相电流。

本设计中采用精度高、速度快的霍尔传感器。

因为霍尔式电流传感器使用霍尔器件和磁补偿原理进行检测，它可以检测任意波形的电流，副边电流能真实地反映原边电流波形，还能够测量电流的瞬态峰值。

并且霍尔式电流传感器的线性度、动态性能和抗干扰能力也优于一般的电流互感器。

霍尔电流传感器的一路输出信号经过电阻转换成相应的双极性电压信号。

TMS320F240x内带有10位A/D转换器，在检测定子电流时，需要进行A/D转换的量为两路输入电流，因此需要2个通道并行转换完成信号的传输。

由于控制芯片I/O口的基准电压是3.3V，输入信号只能是0~3.3V之间的量。

而霍尔电流传感器检测到的是一个交流量，所以经过传感器后，还需进行偏移转化到0~3.3V 才能输入到DSP中。

处理之后的输出范围为0～3.3V，偏移函数为：VOUT = 1.65 + 0.5VI转速检测电路设计光电式旋转编码器是转速或转角的检测元件，旋转编码器与电动机相连，当电动机旋转时带动码盘旋转，通过光栅的作用，持续不断地开放或封闭光通道接收装置的输出端就可以得到频率与转速成正比的方波脉冲序列。

电流检测电路摘要：MAX471/MAX472是MAXIM公司生产的精密高端电流检测放大器，利用该器件可以实现以地为参考的电流/电压的转换，本文介绍了用MAX471/472高端双向电流检测技术来实现对电源电流的监测和保护的方法，并给出了直流电源监测与保护的实现电路1 电源电流检测长期以来，电源电流的检测都是利用串联的方法来完成的。

而对于磁电仪表，一般都必须外加分流电阻以实现对大电流的测量，在量程范围不统一时，分流电阻的选择也不标准，从而影响到测量精度。

对于互逆电源，由于测量必须利用转换开并来实现，因而不能随机地跟踪测量和自动识别。

在教学和实验室使用的稳压电源中，为了能够进行电流/电压的适时测量，可用两种方法来实现。

一种方法是彩双表法显示，此法虽好，但成本较高，同时体积也较大；另一种方法是采用V/I复用转换结构，这种方法成本低，体积小，因而为大多数电源所采用，但它在测量中需要对电压/电流进行转换显示，也不方便。

那么，如何对电源进行自动监测呢？笔者在使用中发现，稳压电源的电压在初始调节状态时，往往显示出空载，而在接入负载后，则需要适时显示负载电流，因此，利用负载电流作为监测信号来完成I/V的测量转换，可实现一种电量用两种方法表示，并可完成自动监测转换功能。

为了实现I/V的转换，笔者利用MAX271/MAX472集成电路优良的I/V转换特性、完善的高端双向电流灵敏放大器和内置检流电阻来实现对稳压电流电流的检测。

2 MAX471/MAX472的特点、功能美国美信公司生产的精密高端电流检测放大器是一个系列化产品，有MAX471/MAX472、MAX4172/MAX4173等。

它们均有一个电流输出端，可以用一个电阻来简单地实现以地为参考点的电流/电压的转换，并可工作在较宽的电压和较大的电流范围内。

MAX471/MAX472具有如下特点：●具有完美的高端电流检测功能；●内含精密的内部检测电阻（MAX471）；●在工作温度范围内，其精度为2%；●具有双向检测指示，可监控充电和放电状态；●内部检测电阻和检测能力为3A，并联使用时还可扩大检测电流范围；●使用外部检测电阻可任意扩展检测电流范围（MAX472）；●最大电源电流为100μA；●关闭方式时的电流仅为5μA；●电压范围为3～36V；●采用8脚DIP/SO/STO三种封装形式。

用一个MOSFET和一个电阻将单向电流检测放大器变成双向LTC6101 是一个非常好的单向高压侧电流检测放大器。

但是“单向”有时也是个问题。

单向意味着两件事：不能检测负电流；不能一直准确地检测下去，直到电流为零。

本文介绍一种设计方法，可以用一个MOSFET 和一个电阻解决上述两个问题。

图1：LTC6101 单向电流检测放大器。

输出以地为基准，不能检测反向电流。

VOUT = ISENSE x RSENSE x R2/R1。

图 1 所示为LTC6101 的正常工作模式。

要检测的电流流经RSENSE，从而建立检测电压。

放大器将这个检测电压加到R1 上，强制电流流经其内部FET，这样R2 上就产生了输出电压。

从检测电压到输出电压的增益是R2/R1，而检测电流到输出电压的总跨阻抗增益为VOUT/ISENSE = RSENSE x R2/R1。

使用R3 是为了消除偏置电流的影响，以提高准确度。

直到输出在0V 时限幅，这个电路都能很好地工作。

这个电路不能检测反向电流，只能在达到自己的失调电压之前准确跟随所加输入检测电压的变化，失调电压可能为正，也可能为负。

图 2 是修改后的双向检测电路。

增加MOSFET Q1（栅极偏置在3V 至5V 之间）和电阻R4 形成一个输出偏置基准电压VBIAS（大小取决于Q1 的VGS）。

这个电路还会强制一个匹配电流（VBIAS/R4）流入漏极，给R3（与图 1 相比，准确度已提高到1%）加上准确的输入电压。

这个输入电压现在是新的零点。

也就是说，VSENSE = 0mV 时，流经左右两个支路的电流相同，相对于VBIAS的输出电压是0V。

所加的任何检测电压（由流经RSENSE 的电流产生）都会以与以前一样的增益产生输出电压。

但是相对于VBIAS，输出电压可能为正也可能为负，可支持任一方向的电流。

这就是一个MOSFET 和一个电阻带来的新功能！不过请注意，实际的输入失调电压现在取决于准确度为1% 的电阻，而且一般情况下会比未修改的LTC6101 单向检测电路的失调大。

基于线性光耦HCNR200的电流检测电路设计与实现浙江大学生仪学院生物医学工程 **** 学号******[摘要]本文主要介绍了惠普公司的高线性度模拟光耦HCNR200的基本结构及工作原理。

利用该器件设计了一种模拟信号隔离来对医疗设备中电流检测的硬件电路，较好地解决了设备中高电压、强电流很容易串入低压器件会将其烧毁的问题。

线性光耦HCNR200可以较好地实现模拟量与数字量之间的隔离，隔离电压峰值达8000V；输出跟随输入变化，线性度达0.01％。

在高稳定性、高线性度的模拟信号隔离的场合具有广泛的应用前景。

[关键词]线性光耦HCNR200 模拟隔离电流检测1 引言在自动化检测系统、计算机数据采集系统、医疗设备控制系统等诸多工业测量中，光隔离是一种很常用的信号隔离形式。

常用光耦器件及其外围电路组成。

由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。

对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。

在信号采集的过程中，各种干扰信号都会随着被测量信号进入数字控制系统，这些信号迭加在有用的被测信号上会使测量的准确度降低，造成控制系统的不稳定。

为了实现电平线性转换以及不把现场的电噪声干扰引入到数字控制系统中来，必须将被测电路和控制电路在电气上实现隔离，光电隔离法和隔离放大器法是两种常用的模拟信号隔离方法。

隔离放大器内部集成有高性能的输入输出放大器、调制解调器、信号耦合变压器等单元器件，通常采用磁耦合方法使放大器的输出和输入之间没有电气联系，从而隔离了干扰源，抑制了干扰信号，完成对信号的放大。

隔离放大器具有完全浮动的输入端和独立隔离的输出端，并有良好的线性度和稳定性，还有较高的隔离电压和共模抑制比。

但是隔离放大器对于支流信号却不适用，价格比较高，只适用于要求较高的场合。

光电隔离是常用且方便有效的隔离方法，它是通过光电之间的相互转换，并利用光作为媒介进行信号传输，在电气上使测量系统与现场信号完全隔离。

电流采样电路设计的详细解析！
电流采样电路的设计
 文中研制了一套模拟并网发电系统，实现了频率跟踪、最大功率跟踪、相位跟踪、输入欠压保护、输出过流保护、反孤岛效应等功能；采用Atmega16高速单片机，实现了内部集成定时、计数器功能；利用定时器T／C2的快速PWM功能，实现SPWM信号的产生；采用T／C1的输入捕获功能，实现了频率相位监测和跟踪以及对失真度、输入电压、输出电流等物理量的检测与控制。

 1. 整体方案设计
 设计采用Atmega16单片机为主体控制电路，工作过程为：与基准信号同频率、同相位正弦波经过SPWM调制后，输出正弦波脉宽调制信号，经驱动电胳放大，驱动H桥功率管工作，经过滤波器和工频变压器产生于基准信号通频率、同相位的正弦波电流。

其中，过流、欠压保护由硬件实现，同步信号采集、频率的采集、控制信号的输出等功能，均由Atmega16完成。

系统总体设计框图如图1所示。

 图一：系统枢图
 2. 硬件电路设计
 硬件电路设计分为DC／AC驱动电路、DC／AC电路和滤波电路3部分和平滑电容C1，电路原理如图2所示。

 图二：ACDC转换电路
 是由R1、R2、R3、R4、R5、R6、Q3、Q4、P3和P4组成，其中P3和P4。

基于STM32技术的电流检测系统设计电流检测系统是一种广泛应用于电力系统、工业自动化等领域的设备，用于实时监测电路中的电流大小及其波形。

本文将以STM32技术为基础，设计一种电流检测系统，并详细介绍系统的硬件和软件设计。

1.系统硬件设计1.1电流传感器电流传感器是电流检测系统的核心部件，用于将电流信号转化为电压信号。

常用的电流传感器有霍尔效应传感器和电压式传感器。

本设计选择使用霍尔效应传感器，由于其具有高精度、低功耗等特点。

1.2STM32微控制器STM32是一款由意法半导体公司推出的32位ARM Cortex-M系列微控制器。

STM32具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点，非常适合用于工业自动化等应用领域。

1.3电压放大电路电流传感器输出的电压信号较小，需要经过放大电路进行放大以便进行准确的测量。

放大电路通常由运放组成，可以根据需要设计不同的放大倍数。

1.4ADC模块STM32微控制器内置了多个模数转换器（ADC）模块，用于将模拟电压信号转换为数字信号，供微控制器进行处理。

在本设计中，将使用ADC模块对放大后的电流信号进行采样。

1.5显示模块为了方便用户查看电流值，本设计将使用液晶显示模块。

STM32开发板上通常带有液晶显示接口，可以直接连接液晶显示模块。

2.系统软件设计2.1时钟初始化在STM32的软件开发中，首先需要进行时钟初始化，以使系统能够正常工作。

时钟初始化可以使用STM32提供的标准库函数进行设置。

2.2GPIO初始化为了实现与其他外设的接口，需要对STM32的GPIO口进行初始化设置。

在本设计中，需要初始化与电压放大电路和液晶显示模块相连接的GPIO口。

2.3ADC初始化为了使用STM32的ADC模块进行电流采样，需要对ADC模块进行初始化设置。

初始化时需要设置采样位数、采样通道等参数。

2.4采样与处理在ADC模块初始化完成后，可以使用STM32提供的相关函数进行电流采样。

２０１９年第４０卷第２期中北大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４０　Ｎｏ．２　２０１９（总第１８４期）ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＮＯＲＴＨ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＣＨＩＮＡ（ＮＡＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＥＤＩＴＩＯＮ）（Ｓｕｍ　Ｎｏ．１８４）文章编号：１６７３－３１９３（２０１９）０２－０１７３－０７ｐＡ级电流信号检测电路设计王　威１，３，崔　敏１，３，李孟委１，２，张　鹏１，２，吴倩楠１，２，张胜男１，２（１．中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原０３００５１；２．中北大学仪器与电子学院，山西太原０３００５１；３．中北大学电气与控制工程学院，山西太原０３００５１）摘　要：　针对光电探测、ＭＥＭＳ传感器微弱电流检测，设计了一种高阻型Ｉ－Ｖ转化皮安级电流检测电路．通过分析电路环路稳定性，指出了电路稳定的条件以及环路补偿措施．分析了电路带宽的影响因素，给出了电路带宽计算方法．介绍了微弱电流检测电路的相关屏蔽措施．通过试验，对电路的性能进行了测试，实验测试表明：当输入微弱电流值大于１０ｐＡ的时候，该电路最大误差为１．５％．电路的灵敏度为１０．０５２　８ｍＶ／ｐＡ．该电路可满足光电探测与ＭＥＭＳ传感器微弱电流检测的需求．关键词：　微弱信号检测；Ｉ－Ｖ电路；屏蔽；稳定性中图分类号：　ＴＭ９３４ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－３１９３．２０１９．０２．０１４Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｐＡ　Ｌｅｖｅｌ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ＣｉｒｃｕｉｔＷＡＮＧ　Ｗｅｉ　１，３，ＣＵＩ　Ｍｉｎ１，３，ＬＩ　Ｍｅｎｇ－ｗｅｉ　１，２，ＺＨＡＮＧ　Ｐｅｎｇ１，２，ＷＵ　Ｑｉａｎ－ｎａｎ１，２，ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｅｎｇ－ｎａｎ１，２（１．Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｓｔ　＆Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｎｏｒｔｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３００５１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｎｏｒｔｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３００５１，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３００５１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗｅａｋ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＭＥＭＳ　ｓｅｎｓｏｒ，ａ　ｈｉｇｈ　ｒｅｓｉｓｔ－ａｎｃｅ　Ｉ－Ｖ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｐＡ　ｌｅｖｅｌ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｂｙ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｉｒ－ｃｕｉｔ　ｌｏｏｐ，ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｏｏｐ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｗｅｒｅ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｗａｓｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｗｅａｋ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍ－ａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｗａｓ　ｔｅｓｔｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍｅｒｒｏｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｓ　１．５％ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｉｎｐｕｔ　ｗｅａｋ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｉｓ　ｇｒｅａｔｅｒ　ｔｈａｎ　１０ｐＡ．Ｔｈｅ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｓ　１０．０５２　８ｍＶ／ｐＡ．Ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｃａｎ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄｓ　ｏｆ　ｗｅａｋ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＭＥＭＳ　ｓｅｎｓｏｒｓ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗｅａｋ　ｓｉｇｎａｌ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；Ｉ－Ｖ　ｃｉｒｃｕｉｔ；ｓｈｉｅｌｄ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ０　引　言微弱信号检测是利用近代电子学和信号处理的方法从噪声中提取有用信号的一门新兴技术学科．该学科广泛应用于物理学、化学、电化学、生物医学等领域［１］．ＭＥＭＳ传感器、光电探测器［２］收稿日期：２０１８－１２－１１基金项目：中北大学自然科学基金资助项目（２０１７０２４）作者简介：王　威（１９９２－），男，硕士生，主要从事微弱信号检测与陀螺接口电路研究．输出的电流信号非常微弱，数量级在ｎＡ甚至ｐＡ级，输出信号极易受到外部电磁环境［３］、测量仪器的固有噪声、运算放大器的输入偏置电流、温度漂移等因素的影响，从而导致测量不准确甚至测量不到信号，因此需要一个高灵敏度、低温度漂移、低输入偏置电流的检测电路才可以将微弱的电流信号检测到．目前，国际上微弱电流检测的相关仪器仪表能够检测到的最小电流为１ｆＡ，其检测精度可达０．１％．国内，张全文［４］，姜利英［５］研究的微弱电流检测电路性能已经处于实用阶段．但是在器件的选型及电路分析方面仍有不足之处．本课题采用高阻型Ｉ－Ｖ转化法，设计了一种新型的极弱电流检测电路，电路选用的运算放大器ＡＤＡ４５３０－１在室温下具有超低的输入偏置电流（低至２０ｆＡ），低失调电压、低失调漂移、低电压噪声和电流噪声特性，适合要求极低漏电流的应用．本文还探讨电路的带宽计算方法与电路稳定性分析的方法，进一步完善微弱电流检测电路的设计与分析方法．１　总体结构ｐＡ级电流检测系统的整体原理框图如图１所示．检测系统主要由ｐＡ级微弱电流信号源、Ｉ－Ｖ转换电路、调理电路、电源模块、高精度数据转换模块、ＳＴＭ３２主控制器、电磁屏蔽壳和上位机等构成．测量电路主要由Ｉ－Ｖ电路，调理电路组成；高精度的数据采集电路主要完成数据的采集，ＳＴＭ３２控制器将采集到的数据传送给电脑上位软件，方便后期的数据分析与处理；屏蔽壳，同轴线主要用于防护电路以及信号在传输过程中免受外部的电磁环境干扰．图１　ｐＡ级电流检测系统框图Ｆｉｇ．１　Ｂｌｏｃｋ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｐＡ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ２　电路设计２．１　Ｉ－Ｖ电路Ｉ－Ｖ转换电路是一种将待测量的微弱电流信号转换并放大为一个幅值较大的电压信号，通过测量转换得到的电压信号从而获得待测微弱电流信号大小的一种方法［６－８］．由于在转换放大微弱电流信号时，需要使用一个高阻值电阻作为反馈元件，因此该方法又称高阻法［９］．ｐＡ级电流检测电路如图２所示．为保证电路的性能，应该选取高输入电阻、极低的输入偏置电流的运算放大器［１０］，以防止输入偏置电流的噪声淹没待测的电流信号以及温度漂移影响输出零点的稳定．电路采用ＡＤＩ公司具有极低输入偏置电流的运算放大器ＡＤＡ４５３０－１来完成前端电路搭建．电路的输入电容的分布如图３所示：定义输入电容ＣＳ＝ＣＤＩＦ＋ＣＣＭ＋ＣＤ，其中，ＣＤＩＦ为寄生差分电容，ＣＣＭ为芯片的共模电容值，ＣＤ为输入电流信号源的寄生电容值．输入电容的简化模型如图４所示．图２　Ｉ－Ｖ电路原理图Ｆｉｇ．２　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　Ｉ－Ｖ　ｃｉｒｃｕｉｔ４７１中北大学学报（自然科学版）２０１９年第２期图３　Ｉ－Ｖ电路的输入电容分布Ｆｉｇ．３　Ｉｎｐｕｔ　ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｉ－Ｖ　ｃｉｒｃｕｉｔ图４　Ｉ－Ｖ电路的等效输入电容Ｆｉｇ．４　Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｉｎｐｕｔ　ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ　ｏｆ　Ｉ－Ｖ　ｃｉｒｃｕｉｔ由图４可计算出Ｉ－Ｖ电路的反馈因子为β＝ＣＳＲＦ＝（ｊ·ω·ＲＦ·ＣＳ）－１，（１）式中：β为电路反馈因子；ＣＳ为电路等效输入电容；ＲＦ为反馈电阻；ｊ为虚数单位；ω为角频率．同相增益为ＮＧ（ｊ·ω）＝１＋ｊ·ω·ＲＦ·ＣＳ．（２） 引起Ｉ－Ｖ电路振荡的原因是因为Ｉ－Ｖ电路的输入电容ＣＳ，由于前端的寄生电容ＣＳ和ＲＦ会在噪声增益曲线上形成一个零点Ｚ１，导致运放的开环增益曲线和噪声增益曲线相交处的逼近速度为－４０ｄＢ／ｄｅｃ，这样会造成运算放大器的不稳定，也就是会引起自激．为了使电路能够稳定地工作，需要采用反馈电容ＣＦ作为补偿，反馈电容会在噪声增益曲线中形成一个极点，该极点会使噪声增益曲线与运算放大器的开环增益曲线的闭合速率以－２０ｄＢ／ｄｅｃ进行滚降，从而满足环路稳定性的要求，当电路中加入反馈ＣＦ以后，等效电路图如图５所示．反馈电容ＣＦ可以在电路中形成一个极点，该电容不但可以用于抑制电路噪声同时还以防止电路出现振荡现象．用反馈电容补偿后的波特图如图６所示．图５　加反馈电容后的电路图Ｆｉｇ．５　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ｄｉａｇｒａｍ　ｗｉｔｈ　ｆｅｅｄｂａｃｋ　ｃａｐａｃｉｔｏｒ图６　补偿后的波特图Ｆｉｇ．６　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　ｂｏｄｅ　ｄｉａｇｒａｍ２．１．１　反馈电容值计算要使电路稳定地工作，反馈电容值的计算方法如下ＣＦ≥［ＣＳ／（２π·ＧＢＰ·ＲＦ）］１／２，（３）５７１（总第１８４期）ｐＡ级电流信号检测电路设计（王　威等）式中：ＧＢＰ为运算放大器的单位增益带宽积．２．１．２　带宽计算运算放大器的ＧＢＰ≈２ＭＨｚ，ＲＦ＝１０ＧΩ，输入电容ＣＳ＝８ｐＦ，计算所得ＣＦ≈７．９ｆＦ，反馈电容相对于较小的ＲＦ是一个重要的考虑因素，但是对于大值电阻（＞１ＧΩ）常常可以通过电阻本身的寄生电容来实现自我补偿．对于１０ＧΩ反馈电阻的寄生电容值大约为１００ｆＦ．可以满足自补偿的需求．由于输入电容ＣＳ的存在，会限制电路的带宽．式（４）为带宽的计算方法，由式（４）可计算出反馈电阻与其寄生的电容将电路的带宽限制在１５９Ｈｚ．ｆ＝（２π·ＣＦ·ＲＦ）－１．（４）２．２　电路防护由于检测的信号非常微弱，需要对电路进行相关的防护措施．在电路设计中，采取的措施主要有：①用三同轴线缆传输信号（接地层、防护层、信号线）；②对电路采取内外两层的屏蔽措施．内层保护采用铝制金属壳，外层保护采用铁质屏蔽壳；③制作ＰＣＢ板的过程中，需要对微弱信号的传输线进行保护，在表层采用保护环将微弱信号传输线进行保护，在微弱信号的底层需要设置保护层，保护环与保护层之间需要打过孔．保护环、保护层、过孔主要是用于防止电流的泄露．２．３　数模转换电路及ＳＰＩ接口设计中，采用ＡＤＩ公司的ＡＤ７１７２－２模数转换芯片，它是一款多路复用的Σ－Δ型模数转换器，具有全差分／单端输入，可供低带宽信号使用．电路图如图７所示．模数转换芯片的量位数为２４ｂｉｔ，电压峰－峰值输入范围是５Ｖ，最小分辨电压为１．１９μＶ．ＡＤＣ的参考电压由芯片ＡＤＲ４５２５ＢＲＺ来提供２．５Ｖ的参考电压．数据输出采用ＳＰＩ串行输出，数据输出形式为偏移二进制格式．采用ＳＴＭ３２单片机作为主控系统，将ＡＤＣ的采集数据通过ＳＰＩ接口传送到电脑上位机上．图７　ＡＤＣ采集电路图Ｆｉｇ．７　ＡＤＣ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｄｉａｇｒａｍ３　主要性能测试与讨论３．１　输入－输出本文实验中采用信号源与电容产生微弱电流来初步验证电路的性能．采用２０ｐＦ的电容来产生８ｐＡ的微弱电流，具体的实施方案是：使用信号源产生峰－峰值为２０ｍＶ的三角波电压信号，该信号的频率是１０Ｈｚ，经过计算，流经电容的电流６７１中北大学学报（自然科学版）２０１９年第２期形式为方波信号．经计算可得电流的峰－峰值大小为１６ｐＡ的方波信号，且电流信号的频率是１０Ｈｚ．信号源产生的三角波如图８所示．经过Ｉ－Ｖ转换电路的输出电压信号如图９所示．经计算所得的理论电压输出峰－峰值为１６０ｍＶ，但是实际在示波器上观察到的电压峰－峰值大约在１５０ｍＶ左右．Ｉ－Ｖ电路的初步测试结果见表１．图８　三角波信号Ｆｉｇ．８　Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ　ｗａｖｅ　ｓｉｇｎａｌ图９　Ｉ－Ｖ电路输出电压值Ｆｉｇ．９　Ｏｕｔｐｕｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　Ｉ－Ｖ　ｃｉｒｃｕｉｔ表１　Ｉ－Ｖ电路的初步测试结果Ｔａｂ．１　Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　Ｉ－Ｖ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ输入值／ｐＡ输出值／ｍＶ测试值／ｐＡ相对误差／％－８－７５－７．５　６．２５＋８＋７５＋７．５　６．２５３．２　比对实验为了准确对比理论计算值与实际测试值，将ＡＤＣ采集的Ｉ－Ｖ电路的输出电压值进行处理．在同一周期内将方波正半周期与负半周期的幅值分别求均值，可以得到正半周期电压幅值的均值为６２．７５ｍＶ，负半周期的信号幅值为５２．７３ｍＶ，所以输出信号的峰－峰值电压为１１５．４８ｍＶ；对采集的输入三角波的峰值进行同样的求均值，可以得到输入三角波的峰峰值为１５ｍＶ．重新计算输入的电流值峰值为１２ｐＡ，理论上Ｉ－Ｖ电路的输出电压峰－峰值为１２０ｍＶ，实际测得的电压输出峰－峰值为１１５．４８ｍＶ．理论值与实际值之间的误差为４．４２ｍＶ．换算成输入电流误差值，则对应的电流误差值为０．４４２ｐＡ，电路的测量误差为３．６％．为了进一步验证电路的检测能力，采用安捷伦公司的微弱电流源Ｂ２９１１来产生ｐＡ级的微弱电流［１１－１２］．测试结果如表２所示．表２　Ｉ－Ｖ电路的直流测试结果Ｔａｂ．２　ＤＣ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　Ｉ－Ｖ　ｃｉｒｃｕｉｔ输入值／ｐＡ输出值／ｍＶ测试值／ｐＡ相对误差／％１　８　０．８　２０２　１９　１．９　５３　２８　２．８　６．６４　４２　４．２　５５　４８　４．８　４６　５９　５．９　１．６７７　７３　７．３　４．２８８　７９　７．９　１．２５９　８８　８．８　２．２１０　１０１　１０．１　１２０　２０３　２０．３　１．５３０　２９９　２９．９　０．３３４０　３９８　３９．８　０．５５０　４９７　４９．７　０．６６０　５９８　５９．８　０．３３７０　７０２　７０．２　０．２８８０　８０４　８０．４　０．５９０　９０８　９０．８　０．８９１００　１　００５　１００．５　０．５７７１（总第１８４期）ｐＡ级电流信号检测电路设计（王　威等）３．３　线性度运用标准微弱电流信号源给电路提供微弱电流，在１～１０ｐＡ的范围内电流的步进值为１ｐＡ，在１０～１００ｐＡ的范围内电流的步进值为１０ｐＡ．由表２可知：在１０ｐＡ以内的电流测量误差较大，在１０～１００ｐＡ的范围内，电流的测量误差较小．由图１０可以看出电路的线性度非常好．图１０　Ｉ－Ｖ电路的测试曲线图Ｆｉｇ．１０　Ｔｅｓｔ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　Ｉ－Ｖ　ｃｉｒｃｕｉｔ３．４　灵敏度灵敏度的定义为Ｓｎ＝ｄｙｄｘ．（５） 式（５）所代表的是电路的输入－输出曲线的斜率，经过计算可得Ｉ－Ｖ电路的测试曲线的斜率为１．００５　２８×１０１３，电路的灵敏度为１．００５　２８×１０１３　ｍＶ／Ａ，即Ｓｎ＝１０．０５２　８ｍＶ／ｐＡ．３．５　可靠性根据“无失效，小子样”［１３］情形的可靠性分析方法，电子产品单元可靠性参数Ｂａｙｅｓ估计［１４］的公式为λ＝｛ｌｎ［（ｃ＋Ｎ／Ｎ］－ｃ／（ｃ＋Ｎ）｝／｛ｃ－Ｎｌｎ［（ｃ＋Ｎ）／Ｎ］｝，（６）式中：λ为失效率；Ｎ＝∑ｍｉ＝１ｎｉｔｉ；ｃ＝６　０００ｈ（为专家经验值）表３　单元可靠性估计Ｔａｂ．３　Ｕｎｉｔ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｉ　ｔｉ／ｈ　ｎｉ／个１　２４　１２　４８　２３　７２　２４　９６　２５　１２０　２６　１４４　２ 将表３中单元可靠性估计的数据代入式（６）可得λ＝２．７×１０－４／ｈ．因此电路系统具有良好的可靠性．３．６　稳定性短期稳定性测试：连续工作８ｈ，每隔一小时对２０ｐＡ的输入电流进行一次测量，共计８次，如表４所示．表４　Ｉ－Ｖ电路的短期稳定性测试结果Ｔａｂ．４　Ｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｏｒ　Ｉ－Ｖ　ｃｉｒｃｕｉｔｓｐＡ标准电流值２０．０第一次测量２０．３第二次测量２０．１第三次测量１９．７第四次测量１９．４第五次测量２０．１第六次测量２０．５第七次测量１９．５第八次测量１９．８均值１９．９２５方差０．１３１　８７５ 长期稳定性测试：连续工作一周，每隔一天对电路的输出进行一次测试，共计７次，如表５所示．表５　Ｉ－Ｖ电路的长期稳定性测试结果Ｔａｂ．５　Ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　Ｉ－Ｖ　ｃｉｒｃｕｉｔｓｐＡ标准电流值２０．０第一次测量２０．４第二次测量２０．８第三次测量１９．１第四次测量１９．７第五次测量２０．１第六次测量２０．５第七次测量１９．７均值２０．０４方差０．２９ 由表４与表５的测试结果可知，测量的平均值相对实际值偏差不超过０．１ｐＡ，长期稳定性方差不超过０．２９，这表明电路具有良好的稳定性．４　结　论本文通过研究高阻型Ｉ－Ｖ微弱电流检测的理论，设计了ｐＡ级的微弱电流检测电路，分析了电路的环路稳定性及电路的带宽限制因素，进一步完善了微弱电流检测的理论．实验测试数据表明，电路可以检测到ｐＡ级的微弱电流；电路的检测灵敏度可达１０．０６９　８ｍＶ／ｐＡ；在输入电流值大于１０ｐＡ的时候，最大测量误差为１．５％，并且电路具有良好的可靠性与稳定性，这表明电路可以满８７１中北大学学报（自然科学版）２０１９年第２期足光电探测，ＭＥＭＳ传感器中微弱电流检测的需求．参考文献：［１］高晋占．微弱信号检测［Ｍ］．第２版．北京：清华大学出版社，２０１１．［２］谭同，何慧敏，李宝霞，等．光电模块中微弱电流测量电路的设计与测试［Ｊ］．电子设计工程，２０１７，２５（９）：６－１３．Ｔａｎ　Ｔｏｎｇ，Ｈｅ　Ｈｕｉｍｉｎ，Ｌｉ　Ｂａｏｘｉａ，ｅｔ　ａｌ．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄｔｅｓｔ　ｏｆ　ｗｅａｋ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｎ　ｐｈｏｔｏｅｌｅｃ－ｔｒｉｃ　ｍｏｄｕｌｅ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，２５（９）：６－１３．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）［３］孙旭鸿，高守玮．基于ＡＲＭ的微弱电流检测系统［Ｊ］．工业控制计算机，２０１６，２９（１２）：１３１－１３２．Ｓｕｎ　Ｘｕｈｏｎｇ，Ｇａｏ　Ｓｈｏｕｗｅｉ．Ｗｅａｋ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＲＭ［Ｊ］．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｏｍｐｕｔ－ｅｒ，２０１６，２９（１２）：１３１－１３２．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）［４］张全文，于增辉，张志刚，等．油基泥浆电成像测井仪器微弱电流检测电路设计［Ｊ］．石油管材与仪器，２０１７，１（３）：２９－３２．Ｚｈａｎｇ　Ｑｕａｎｗｅｎ，Ｙｕ　Ｚｅｎｇｈｕｉ，Ｚｈａｎｇ　Ｚｈｉｇａｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｗｅａｋ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｆｏｒ　ｏｉｌ－ｂａｓｅｄｍｕｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｌｏｇｇｉｎｇ　ｔｏｏｌ［Ｊ］．ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＰｉｐｅ　ａｎｄ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，２０１７，１（３）：２９－３２．（ｉｎ　Ｃｈｉ－ｎｅｓｅ）［５］姜利英，岳保磊，梁茂，等．一种改进型微弱电流低噪声放大应用电路［Ｊ］．郑州轻工业学院学报（自然科学版），２０１５３０（４）：１１８－１２２．Ｊｉａｎｇ　Ｌｉｙｉｎｇ，Ｙｕｅ　Ｂａｏｌｅｉ，Ｌｉａｎｇ　Ｍａｏ，ｅｔ　ａｌ．Ａｎ　ｉｍ－ｐｒｏｖｅｄ　ｌｏｗ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｎｏｉｓｅ　ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｐｐｌｉｃａ－ｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＬｉｇｈｔ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ），２０１５，３０（４）：１１８－１２２．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）［６］李忠晶，鞠登峰，周兴，等．基于巨磁电阻传感器的微弱电流测量方法研究［Ｊ］．电测与仪表，２０１６，５３（１５）：２８－３２．Ｌｉ　Ｚｈｏｎｇｊｉｎｇ，Ｊｕ　Ｄｅｎｇｆｅｎｇ，Ｚｈｏｕ　Ｘｉｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｗｅａｋ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎｇｉａｎｔ　ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｓｅｎｓｏｒ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍｅａｓ－ｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，２０１６，５３（１５）：２８－３２．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）［７］李烜，黄韬．基于静电探测理论的对空探测技术研究［Ｊ］．光电技术应用，２０１７，３２（３）：５４－５８．Ｌｉ　Ｔａｏ，Ｈｕａｎｇ　Ｔａｏ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ａｉｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈ－ｎｏｌｏｇｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｈｅｏｒｙ［Ｊ］．Ａｐ－ｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７，３２（３）：５４－５８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）［８］孔风连，王立，秦晓刚，等．ｐＡ级弱电子流的获取及测量研究［Ｊ］．真空与低温，２００７，１３（２）：１０７－１１０．Ｋｏｎｇ　Ｆｅｎｇｌｉａｎ，Ｗａｎｇ　Ｌｉ，Ｑｉｎ　Ｘｉａｏｇａｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｍｅａｓ－ｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｏｗ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｆｌｕｘ　ｉｎ　ｐＡｒａｎｇｅ［Ｊ］．Ｖａｃｕｕｍ　＆Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ，２００７，１３（２）：１０７－１１０．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）［９］闫书雄，辜键洲，石梦桐，等．用于飞行时间质谱仪的微电流检测模块［Ｊ］．电子测量技术，２０１６，３９（９）：６４－６８．Ｙａｎ　Ｓｈｕｘｉｏｎｇ，Ｇｕ　Ｊｉａｎｚｈｏｕ，Ｓｈｉ　Ｍｅｎｇｔｏｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｍｉｃｒｏ－ｃｕｒｒｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｕｌｅ　ｆｏｒ　ＴＯＦ－ＭＳ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｍｅｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｔｅｃｎｏｌｏｇｙ，２０１６，３９（６）：６４－６８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）［１０］金传喜，郭立峰，陆古兵，等．一种ｎＡ级精密微电流源［Ｊ］．核动力工程，２０１６，３７（６）：１１７－１２０．Ｊｉｎ　Ｃｈｕａｎｘｉ，Ｇｕｏ　Ｌｉｆｅｎｇ，Ｌｕ　Ｇｕｂｉｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ａ　ｐｒｅｃｉ－ｓｉｏｎ　ｍｉｃｒｏ－ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｗｉｔｈ　ｎａｎｏａｍｐ　ｏｕｔｐｕｔ［Ｊ］．Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，３７（６）：１１７－１２０．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）［１１］李辉，刘鲲．一种ｐＡ级高性能微电流检测系统的设计［Ｊ］．测量与设备，２０１４，６（１２）：１０－１３．Ｌｉ　Ｈｕｉ，Ｌｉｕ　Ｋｕｎ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　ｐＡ　ｌｅｖｅｌ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍ－ａｎｃｅ　ｍｉｃｒｏ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｍｅａｓｕｒｅ－ｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，２０１４，６（１２）：１０－１３．（ｉｎ　Ｃｈｉ－ｎｅｓｅ）［１２］Ｇａｓｐａｒ　Ｊ，Ｃｈｅｎ　Ｓ　Ｆ．Ｄｉｇｉｔａｌ　ｌｏｃｋ　ｉｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ｓｔｕｄｙ，ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ａ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓ－ｓｏｒ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，２００４，２８：１５７－１６２．［１３］冯保红，王煜，冯蔚．“零失效、小子样”情况下系统可靠性评估方法研究［Ｃ］∥第五届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集．银川：中国高科技产业化研究会，２０１１：１－６．［１４］杨军，申丽娟，黄金，等．利用相似产品信息的电子产品可靠性Ｂａｙｅｓ综合评估［Ｊ］．航空学报，２００８，２９（６）：１５５０－１５５３．Ｙａｎｇ　Ｊｕｎ，Ｓｈｅｎ　Ｌｉｊｕａｎ，Ｈｕａｎｇ　Ｊｉｎ，ｅｔ　ａｌ．ＢａｙｅｓＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｒｏｄｕｃｔｓ　Ｕｓｉｎｇ　Ｓｉｍｉｌａｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｖｉａｔｉｏｎ，２００８，２９（６）：１５５０－１５５３．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）９７１（总第１８４期）ｐＡ级电流信号检测电路设计（王　威等）。

一种交流电流检测电路的制作方法
一种交流电流检测电路的制作方法可以如下：
1.准备材料和工具：电流传感器、运算放大器、电阻、电容、标准电阻、连线、面包板、电源等。

2.连接电流传感器：将电流传感器连接到电路中。

传感器的接线端子应与电路的接地线相连，并且传感器的输出线与运算放大器的非反相输入端相连。

3.连接运算放大器：将运算放大器连接到电路中。

将运算放大器的非反相输入端与传感器的输出线连接，将反相输入端与接地线连接，将输出端与其他电路连接。

4.添加电阻和电容：根据需要，可以在电路中添加电阻和电容等元件，以实现对交流电流的检测和滤波等功能。

5.调试和测试：连接电源后，使用示波器等测试工具对电路进行调试和测试，确保电路可以正确地检测交流电流。

6.优化和改进：根据实际需求和性能要求，对电路进行优化和改进，如调整电阻和电容的数值、更换元件等，以提高电路的精度和稳定性。

注意事项：
- 在制作过程中要注意电路的连接正确性和稳定性，避免导线接触不良或接线错误导致电路无法正常工作。

- 在调试和测试过程中要小心观察示波器的波形和数值，确保电路的输出符合预期和设计要求。

- 在优化和改进过程中要遵循合理的设计原则和方法，以提高电路的性能和可靠性。