[发明专利]基于线性与对数结合的微电流放大系统及方法

说明书

本发明公开了基于线性与对数结合的微电流放大系统，放大电路包括直流线性放大模块和对数放大模块；切换电路根据接收到的探测器电流信号的电流参数将探测器电流信号分配至直流线性放大模块或对数放大模块；直流线性放大模块对收到的电流信号进行线性放大；对数放大模块对收到的电流信号进行对数放大。本发明还公开了基于线性与对数结合的微电流放大方法，本发明提出了直流线性与对数微电流放大技术结合的方法，在10^‑11A～10^‑9A采用直流线性放大，10^‑9A～10^‑4A采用对数放大，覆盖了10^‑11A～10^‑4A全范围微电流测量，解决直流线性放大与对数放大两种测量方法间的切换问题，提高测量准确度，同时降低放大电路设计复杂性、减小电路体积。

技术领域

本发明涉及核测量技术，具体涉及基于线性与对数结合的微电流放大系统及方法。

背景技术

微电流放大技术是微小信号测量领域非常重要的一项内容，也是核测量设备需要解决的关键问题，目前常见的微电流放大技术包括直流线性微电流放大技术和对数微电流放大技术，直流线性微电流放大技术基本原理为u_o＝-R·i_R，其中i_R为待测电流，R为放大电阻，通过固定电阻器将电流放大成为电压进行测量。由于测量的电流很微弱且测量电流范围很大，因此需要将多个大电阻并联起来实现量程切换。放大电路设计复杂且量程切换带来的误差不利于快速变化电流准确测量。另一种微电流放大技术是对数微电流放大，其测量原理为其中i_in为待测电流，I_S为三极管PN结的反向饱和电流，U_T＝kT/q，k为玻耳兹曼常数，T为热力学温度，q为电子电量。对数微电流放大优点是在全量程范围内不需要进行量程切换，因此电流测量连续性好，适合电流快速变化的场合。但对数微电流放大技术测量极小电流10^-9A以下的精度难以达到要求。

在现有技术中，由于核测量仪表测量的电流很微弱且测量电流范围大，采用直流线性放大技术时需要将多个大电阻并联起来实现量程切换，电路设计复杂同时可靠性较低，而对数放大技术量程不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中由于核测量仪表测量的电流很微弱且测量电流范围大，采用直流线性放大技术时需要将多个大电阻并联起来实现量程切换，电路设计复杂同时可靠性较低，而对数放大技术测量精度不足，目的在于提供基于线性与对数结合的微电流放大系统及方法，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

基于线性与对数结合的微电流放大系统，包括放大电路和切换电路；

所述放大电路包括直流线性放大模块和对数放大模块；

所述切换电路根据接收到的探测器电流信号的电流参数将所述探测器电流信号分配至直流线性放大模块或对数放大模块；

所述直流线性放大模块对收到的电流信号进行线性放大；

所述对数放大模块对收到的电流信号进行对数放大。