[发明专利]具有快速响应的宽动态范围静电计

权利要求书

1.一种静电计，包括：

具有反相输入、非反相输入和输出的放大器；

各自具有第一端和第二端的第一和第二电阻元件，所述第一和第二电阻元件的第一端电耦合到所述放大器的反相输入，而所述第一电阻元件的第二端电耦合到所述放大器的输出；

具有高阻抗输入且具有输出的缓冲器，所述第二电阻元件的第二端电耦合到所述缓冲器的输入；以及

使所述放大器的输出电耦合到所述第二电阻元件的第二端的至少一个二极管。

2.如权利要求1所述的静电计，其特征在于，所述缓冲器是具有反相输入、非反相输入和输出的第二放大器，所述第二放大器的输出电耦合到所述第二放大器的反相输入，所述第二放大器的非反相输入是所述缓冲器的输入，而所述第二放大器的输出是所述缓冲器的输出。

3.如权利要求1的静电计，其特征在于，还包括电耦合到所述放大器和缓冲器的输出的计算单元，所述计算单元被配置成基于所述第一和第二电阻元件的电阻值以及所述放大器和缓冲器的输出处的电压电平计算电流电平。

4.如权利要求1所述的静电计，其特征在于，所述第二电阻元件的电阻大于所述第一电阻元件的电阻。

5.如权利要求4所述的静电计，其特征在于，所述第一电阻元件在10兆欧和100兆欧之间，而所述第二电阻元件在5千兆欧姆和50千兆欧姆之间。

6.如权利要求4所述的静电计，其特征在于，所述电阻元件的电阻之间的比率大于10。

7.如权利要求1所述的静电计，其特征在于，所述至少一个二极管包括具有第一端和第二端的第一二极管以及低泄漏和低电容第二二极管，所述第二二极管的第一端电耦合到所述缓冲器的输入，所述第二二极管的第二端电耦合到第一二极管。

8.如权利要求7的静电计，其特征在于，还包括将所述第二二极管的第二端电耦合到地的第三电阻元件。

9.如权利要求7所述的静电计，其特征在于，所述第一二极管是小信号硅二极管。

10.如权利要求7所述的静电计，其特征在于，还包括：

电容器；以及

具有输入和输出的可调增益放大器，所述可调增益放大器的输入电耦合到所述第二二极管的第二端，所述可调增益放大器的输出通过所述电容器电耦合到所述第二二极管的第一端，所述可调增益放大器被配置成使具有与所述第二二极管中的电荷相反的电荷的所述电容器放电。

11.如权利要求1所述的静电计，其特征在于，还包括耦合到至少所述第二二极管、所述放大器和所述缓冲器的温度控制器。

12.如权利要求1所述的静电计，其特征在于，所述至少一个二极管包括成对的二极管，每一对并联地电耦合，并且被安排成具有相反的极性。

13.如权利要求1所述的静电计，其特征在于，还包括：

第一去假频滤波器和第二去假频滤波器，所述第一去假频滤波器电耦合到所述放大器的输出，所述第二去假频滤波器电耦合到所述缓冲器的输出；以及

第一模数(A/D)转换器和第二A/D转换器，所述第一A/D转换器电耦合到所述第一去假频滤波器的输出，所述第二A/D转换器电耦合到所述第二去假频滤波器的输出、所述第一A/D转换器和所述第二A/D转换器。

14.一种用于测量电流的方法，包括：

感测放大器的输出处的第一电压；

如果所述第一电压在预定电平以下，则基于所述第一电压以及电耦合在所述放大器的反相输入和所述放大器的输出之间的第一电阻元件的电阻计算电流；以及

感测缓冲器的输出处的第二电压；

如果从所述放大器输出的电压在所述预定电平以上，则基于所述第一和第二电压以及所述第一电阻元件和第二电阻元件的电阻计算电流，所述第二电阻元件电耦合在所述放大器的反相输入和所述缓冲器的输入之间。