[发明专利]一种适用于多场景需求的电流信号放大电路

说明书

本发明提出了一种适用于多场景需求的电流信号放大电路，能够针对低噪声与高带宽不同电流信号放大的应用需求，实现在同一放大电路中，带宽与噪声的不同性能参数优化。本发明包括可选低噪声放大器、T型反馈网络、零点补偿网络、偏置调节和低通滤波器。所述可选低噪声放大器适应不同应用场景；所述T型反馈网络提升放大电路的增益；所述零点补偿网络提升放大电路在数千Hz～数兆Hz内的增益，扩展放大电路的带宽；所述偏置调节可调节电路偏置；所述低通滤波电路采用MFP电路实现低通滤波。本发明可根据不同应用场景，有效提升电流放大电路的噪声、增益、带宽、漂移等性能，可实现高增益、高带宽和低噪声。

技术领域

本发明涉及精密分析测量技术领域，具体涉及一种适用于多场景需求的电流信号放大电路。

背景技术

在离子迁移谱、红外光谱以及质谱等中高端分析仪器中，需要对微弱电流信号(pA级)进行放大，测量其中微弱电流信号是整个检测过程的关键。在测量微弱电流信号时，放大器的噪声与带宽往往难以同时兼顾。在超低噪声电流放大应用中，放大器的带宽要求较窄，在高带宽电流放大应用中，放大器的噪声要求较低，故需要针对不同的应用场景，选择合适的放大器。微弱电流信号越小，需要设计的放大电路的增益要求越高，所选择的反馈电阻越大，反馈电阻往往达到上GΩ，精度要求也极高，常规电阻难以实现。与此同时，当电路的增益越高时，电路反馈电阻越大，电路寄生电容会显著影响放大电路的带宽。以10^-8A/V增益为例，当反馈电阻为100M时，1pF寄生电容会在100kHz附近引入极点，极大的限制放大电路带宽。故对于宽带微弱电流信号放大，需增加补偿电路，抵消电路寄生电容引入的极点。对于测量微弱电流信号而言，电路增益较高，电路的自身偏置往往会导致电路输出偏置过大甚至饱和，限制放大电路动态范围，故高增益的放大器必须配置相应的调零电路，抵消其偏置电流，以提高其动态范围。目前的放大电路不能针对低噪声与高带宽不同电流信号放大的应用需求，不能实现在同一放大电路中，带宽与噪声的不同性能参数优化。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种适用于多场景需求的电流信号放大电路，能够针对低噪声与高带宽不同电流信号放大的应用需求，实现在同一放大电路中，带宽与噪声的不同性能参数优化。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

(与权利要求书内容一致)

有益效果：

本发明公开了一种提升高增益高带宽低噪声电流信号放大电路性能的新方法，包括可选低噪声放大器、T型反馈网络、零点补偿网络、偏置调节和低通滤波器。所述可选低噪声放大器采用两个超低电压噪声运算放大器，根据噪声与带宽需求，选择相应低噪声放大器，适应不同应用场景；所述T型反馈网络利用T型电路特点，将量级数兆欧姆的电阻等效转换为原电阻的数十倍，提升放大电路的增益；所述零点补偿网络通过零点补偿方式，提升放大电路在数千Hz～数兆Hz内的增益，扩展放大电路的带宽；所述偏置调节可调节电路偏置；所述低通滤波电路采用MFP电路实现低通滤波。本发明可根据不同应用场景，有效提升电流放大电路的噪声、增益、带宽、漂移等性能，可实现高增益、高带宽和低噪声。

附图说明

图1为本发明的电路结构框图。

图2为本发明的电路原理图。

图3为本发明的高宽带放大电路示意图。

图4为本发明的低噪声放大电路示意图。

图5为本发明的T型反馈网络布局调整示意图。

图6为本发明的RC零点补偿网络布局调整示意图。

图7为含RC零点补偿网络的放大电路幅频响应曲线。

图8为本发明的给出具体电路参数的典型应用电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。