[发明专利]一种氮氧传感器的微弱电流检测电路

说明书

本发明公开了一种氮氧传感器的微弱电流检测电路，包括：依次连接的电流电压转换电路、差分低通滤波器和仪表运算放大器；通过在信号回路中接入采样电阻构成所述电流电压转换电路，所述电流电压转换电路用于将氮氧传感器采集的电流信号转换为N倍的电压信号；所述电压信号经过所述差分低通滤波器滤除高频干扰后再由所述仪表运算放大器进行准确有效的放大后输出；其中N的值等于采样电阻的阻值大小。本发明可以实现微弱电压信号的精确放大，这种仪表放大电路具有低失调、低输出误差、高信噪比、高共模抑制比、高增益等特点。

技术领域

本发明属于信号检测领域，更具体地，涉及一种应用于车用氮氧传感器的微弱电流检测电路。

背景技术

随着世界经济的高速发展，全球汽车总量持续上升，汽车工业的发展极大程度上促进了人类社会的进步，但由于其动力来源的限制，也很大程度上加剧了环境污染和能源短缺。车用氮氧传感器通过检测汽车尾气中的氧气浓度，将检测结果反馈给发动机电子控制单元(ECU)来提高燃料燃烧利用率，并且，提高了汽车尾气处理系统中三元催化剂的催化效率，有效的减小包括NO在内的有害气体排放。

燃料的燃烧利用率是通过调节所供氧气的浓度改变的，而NO的浓度是通过其催化反应后产生的氧气浓度改变的。在车用氮氧传感器的应用中，氧气、氮氧的浓度又通过电流的大小反应，因此，为了准确的得知气体的浓度就必须精确的测量其电流，再通过控制电流达到一定程度，以保证汽车尾气中的气体浓度达到排放标准。

按照汽车尾气排放标准的要求，尾气中的氧气浓度和氮氧化合物浓度是比较低的，尤其是氮氧化合物的浓度，而浓度越低就意味着产生的电流很小。这就需要我们能够准确、快速的测量出由氧气和氮氧化合物产生的微弱电流。

这种微弱电流检测电路检测较为复杂，其主要体现在：

(1)低噪声。在微弱的输入信号中往往会夹带这样或者那样的噪声，这种噪主要包括在运放A1、A2输入端端的射频干扰，放大电路中的1/f噪声和宽带噪声。噪声会在放大微弱输入信号时被放大，因此放大电路整体的噪声一定要低。

(2)高增益。输入信号非常微弱，分辨率为0.1uA，为了方便测量，在经过电流电压转换之后，要求放大电路的放大倍数足够高。

(3)高共模抑制比。差模信号电压放大倍数越大，共模电压放大倍数越小，则共模抑制比就越大，这意味着电路能够有效抑制电路两端的共模信号，增强检测电路的抗干扰能力。

(4)低失调电压。指在差分放大器或差分输入的运算放大器中，为了在输出端获得恒定的零电压输出，而需在两个输入端所加的直流电压之差。此参数表征差分放大器的本级匹配程度。在差分放大器的两个输入端加相等的输入电压时，差分输出电压称为输出失调电压。在放大电路中，失调电压应尽量低。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种抗干扰能力强、测量误差低、分辨率达0.1uA的微弱电流检测电路。

本发明提供了一种氮氧传感器的微弱电流检测电路，包括：依次连接的电流电压转换电路、差分低通滤波器和仪表运算放大器；通过在信号回路中接入采样电阻构成所述电流电压转换电路，所述电流电压转换电路用于将氮氧传感器采集的电流信号转换为N倍的电压信号；所述电压信号经过所述差分低通滤波器滤除高频干扰后再由所述仪表运算放大器进行准确有效的放大后输出；其中N的值等于所述采样电阻的阻值大小。

其中，采样电阻的阻值大小为80Ω。