[实用新型]微功耗的高精度数字式微电流计

说明书

本实用新型为一种新型的数字式微电流计，其主要特点是整机功耗很小而测量精度很高。现有的高精度微电流计均需交流供电或用充电电池供电，而且灵敏测量档的稳定性往往不佳，本实用新型的目的就是制作一种克服上述缺点的微功耗高精度数字式微电流计，采用了独特的电路设计和元器件选择，使仪器整机工作电流仅为2mA，可用市售9V迭层电池供电，其最小可测电流为1PA（10^－12A），测量精度高，为0.1％±1个字，且工作相当稳定，可制成手持式高精度微电流计或高灵敏度的光学测量仪器，便于携带，操作方便。

下面结合附图详述其特征结构。仪器面板如图1所示，图中1为液晶测量结果显示屏，2为量程转换开关，3为电源开关，4为调零电位器，5为输入插孔。

该微电流计电流测量范围为1PA－1.9999mA，共分六个量程，测量结果由41.2位液晶数字显示，各量程及其分辨力如下：

量    程    分辨力

2×10^－3A 10^－7A

2×10^－4A 10^－8A

2×10^－5A 10^－9A（1nA）

2×10^－6A 10^－10A

2×10^－7A 10^－11A

2×10^－8A 10^－12A（1PA）

该 微电流计的详细电路如图2所示。I_1N为被测电流输入端，被测电流由高输入阻抗、低功耗运算放大器TL061及六只精密电阻构成的I／V变换器转换成电压，其中精密电阻的阻值误差不大于±0.1％，温度系数小于±50PPM／C，K1为量程开关。I／V变换器输出的0～200mv电压送至GM045型数字面板电压表的输入端，该表的核心元件为一片41／2位A／D转换器ICL7129（图中未画出），面板表的量程为0－200mv，分辨力为10μV。因此可算出该微电流计最灵敏档的分辨力为：

(10V)/(10MΩ) ＝ (10×10^－6V)/(10×10⁶Ω) ＝10^－12A＝1PA

为实现高精度、高稳定的测量，运算放大器需由电压稳定的正、负电源供电，用一般的稳压电路则要增大整机功耗以至于不可能用迭层电池供电，为解决此矛盾，该仪器的正电源取自ICL7129模拟地和＋9V之间的3V电压，该电源不随电池电压变化而变化，运算放大器所需负电压则由此＋3V经电源变换电路ICL7660产生得到，采用这一供电方案使稳压电路的功耗减至最小，从而使整机工作电流不大于2mA。当电源电压低于7.2V时，液晶显示屏会给出低电压指示LOWBATT，提醒使用者更换电池，另外该仪器还具有超量程指示功能。仪器应采用有良好静电屏蔽的外壳，并将屏蔽可靠地接电路地，以保证仪器稳定工作。

该微电流计可应用于各种场合，如制作各种高灵敏度的光学测量仪器。该微电流计配上套筒式亮度计测量头并经亮度标定后，可测最小亮度为0.01cdm²；配上照度测量头并经相应标定后，可测最小照度为0.01lx；配上光功率计探头并经相应标定后，可测最小光功率为10^－11mw。