高内阻信号测量和高阻运放CA3140

1、高内阻信号测量和高阻运放CA3140 模拟电子技术 高内阻信号测量和高阻运放CA3140工程上还存在大量高内阻的待测信号。例如，电化学分析中的微电极，它将溶液的化学成分、浓度等转化为微弱的电流输出；又如测量真空度的真空计，它通过流过真空计的离子流的测量来求出容器中的真空度。这些信号的共同特点是内阻非常高，因此表现为电流源，而且电流十分微弱。微电极的电流在nApA的范围，真空计离子电流在nA数量级（对应的真空度为10-5Pa）。 如何测量这些电流？ 下面分别讨论使用理想运放和通用型运放进行测量会得到怎么样的结果 高内阻信号测量和高阻运放CA3140用理想运放测量微弱电流 用理想运算放大器测量这些

2、电流的方法很简单。用IP表示待测的传感器输出电流，连接测量电路如所示，由于运放是理想的，流入反相输入端的电流为零，因此传感器输出的电流全部流向电阻RF。另一方面，反相段端是虚地，因此输出电压U0和IP的关系为：即运放的输出电压与传感器输出电流成正比，测量U0，即可求出传感器输出的电流IP。由此可以实现真空度、溶液化学成分、浓度等信号的测量。 高内阻信号测量和高阻运放CA3140使用通用型运放测量微弱电流 通用型运放的偏置电流约为10200nA，而待测传感器电流的大小在nA和pA之间，假设通用运放偏置电流为100nA，待测传感器电流为1 nA，我们再来分析运放反相输入端电流分配情况。 从图可以看

3、出，由于流入运放输入端的偏置电流IB（100nA）比传感器输出的电流IP（1 nA）大得多，流过电阻RF的电流的方向就反了过来了，为保证IP+I1=IB，反相输入端也不再是虚地，理想运放情况下所得的式（1）不成立，也就无法实现上述电流的测量。关键的问题是实际运放的偏置电流不等于零。 （1） 高内阻信号测量和高阻运放CA3140使用通用型运放测量微弱电流 通用型运放的偏置电流约为10200nA，而待测传感器电流的大小在nA和pA之间，假设通用运放偏置电流为100nA，待测传感器电流为1 nA，我们再来分析运放反相输入端电流分配情况。 如果尽量减小偏置电流，使其比待测电流（即传感器的输出电流）小得

4、多，则式（1）可以近似地成立，偏置电流越小，这种近似就越准确。高阻型运放的特点便是输入电阻高、偏置电流小，采用高阻型运放，就可以完成前面所述的各种传感器输出电流的测量。（1） 高内阻信号测量和高阻运放CA31401.1 封装和引脚功能 CA3140有8脚TO-5和8脚DIP两种封装形式，如图所示： 其引脚功能如下表所示： 高内阻信号测量和高阻运放CA31401.2 主要参数1、调零电路 CA3140的失调电压较大（2mV），使用时必须调零（失调补偿）。调零的电路如图(a)、(b)、(c)所示。 1.3 典型应用电路调节范围过大，调节不方便 两端加接电阻，调节平稳 除了表11-4所示的各项参数以外，较重要的技术参数如下： 电源电压： 不得超过36V； 差模输入电压： 不得超过8V； 高内阻信号测量和高阻运放CA31401.1 封装和引脚功能 CA3140的一个典型的应用便是进行微弱电流的测量，电路如图所示。 被测量的是传感器的输出电流IP，RF为反馈电阻，由于CA3140的偏置电流为0.01nA（见表11-4），与被测量的电流IP（1