[发明专利]微小电流信号检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流信号检测装置，尤其涉及一种微小电流信号检测装置，该装置适用于各种微小电流的检测，可以在医疗、导航、测量等领域广泛适用，提高设备的检测能力。 

背景技术

在很多领域都会出现微小电流信号的检测，以往的检测方法多为通过采样电阻将电流信号转换为电压信号，通过AD芯片将电压信号进行转换成对应的数字信号，然后显示或者发送出去；还有采用V_F转换芯片，将采样电阻转换后的电压信号转换成频率信号，然后通过运算芯片将频率信号转换成电流值，显示或者发送出去。 

现有电流信号的检测产品优缺点： 

1、传统的将电流信号通过采样电阻和AD芯片转换成电流值的装置，其优点为：电路简单，容易实现。其缺点为：采样电阻的依赖程度高，要求采样电阻具有高精度、良好的温度特性；AD芯片的要求高，AD芯片的好坏直接决定了设备的精度；器件成本高，要检测微小电流信号，对采样电阻和AD芯片都有较高的要求，这样高端的电阻和AD芯片导致整个设备的成本变高。

2、将电流信号通过采样电阻转换成电压信号，通过V_F转换芯片，将信号转换成相应的频率信号，通过芯片进行频率计数，最后转换成对应的数字信号。这种方法虽然降低了对芯片的要求，但是依然没有摆脱对采样电阻的依赖。导致整个设备的稳定性得不到提升。 

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种的微小电流信号检测装置。该微小电流信号检测装置使微小电流的检测摆脱对采样电阻和芯片的依赖，提高设备的检测精度和稳定度，降低此类产品的成本。 

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案： 

微小电流信号检测装置，包括电流频率转换电路和核心运算电路，电流信号输入电流频率转换电路，电流频率转换电路转换为频率信号输入核心运算电路，再由核心运算电路将电流值输出，所述电流频率转换电路包括电流积分电路、门限控制及电容充电保护电路、程序控制电路和恒流源电路；

所述电流积分电路包括电阻R、运算放大器Ⅰ和电容C；电流信号与电阻R的一端连接，所述电阻R的另一端和电容C的一端均与运算放大器Ⅰ的阴极连接，所述运算放大器Ⅰ的阳极接地；

所述门限控制及电容充电保护电路包括二极管VZ、二极管VF、电阻RZ1、电阻RZ2，电阻RM1、电阻RM2、电阻RF1、电阻RF2、电阻RM3、电阻RM4、三极管VZT和三极管VFT；所述运算放大器Ⅰ的输出端分别与二极管VZ的正极和二极管VF的负极连接，所述二极管VZ的负极连接三极管VZT的基极，所述三极管VZT的集电极与+5V电源连接，所述三极管VZT的发射极与电阻RZ2的一端连接，所述电阻RZ1的一端与三极管VZT的基极连接，所述电阻RZ1的另一端与三极管VZT的集电极连接；所述二极管VF的正极与三极管VFT的基极连接，所述三极管VFT的集电极与-5V电源连接，所述三极管VFT的发射极与电阻RF2的一端连接，所述电阻RF1的一端与三极管VFT的基极连接，所述电阻RF1的另一端与三极管VFT的集电极连接；所述电阻RM1的一端与三极管VZT的集电极连接，所述电阻RM1的另一端与电阻RM2的一端连接，所述电阻RM4的一端与三极管VFT的集电极连接，电阻RM4的另一端与电阻RM3的一端连接；所述电阻RZ2的另一端与电阻RF2的另一端连接，所述电阻RM2的另一端与电阻RM3的另一端连接，所述电阻RZ2与电阻RF2的另一端以及电阻RM2与电阻RM3的另一端分别与电容C的另一端连接；

所述程序控制电路的控制芯片采用的是Xilinx的CPLD，所述电阻RM1的另一端和电阻RM2的一端接入该芯片的I/O接口；所述电阻RM4的另一端和电阻RM3的一端接入该芯片的I/O接口；

所述恒流源电路包括运算放大器Ⅱ、三极管M1、三极管M2、三极管M3和电阻R1；所述运算放大器Ⅱ的阳极与10V电源连接，所述运算放大器Ⅱ的输出端与三极管M3的基极连接，所述三极管M3的集电极与三极管M1的基极和集电极连接，所述运算放大器Ⅱ的阴极与三极管M3的发射极连接，所述三极管M3的发射极通过电阻R1接地；所述三极管M1的基极和三极管M2的基极连接，所述三极管M1的发射极和三极管M2的发射极均与15V电源连接，所述三极管M2的集电极与电流积分电路中电阻R的一端连接。