[实用新型]一种弱电流信号检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，具体涉及一种弱电流信号检测系统，能够放大转换微弱电流信号，抑制外界引入的噪声，尤其是共模干扰。

背景技术

目前，EAST托卡马克装置中软X射线诊断系统中微弱信号检测电路采用的是跨阻型电流放大器以实现电流到电压信号的转换，后级加上低通滤波，构成了对弱电流信号检测的处理电路，电路增益为2*10⁶V/A，带宽为100kHz，实验室测试噪声为15mV，该电路能够满足对uA级信号的处理。但是，当系统的电流信号达nA级，且环境噪声较大时，这种电路的信噪比远不能满足要求，因为微弱电流信号的检测要求处理电路具有高增益的同时，必须具备很强的抑制噪声能力。

发明内容

为了克服现有电路对nA级电流信号处理能力的不足，本实用新型提供一种弱电流信号检测系统，本系统增益达1.5*10⁷ V/A，带宽达150kHz，能够对nA级电流信号进行检测处理；差分电路结构对环境噪声有很好的抑制作用，所以在增益、带宽都增大的同时，实验室测试噪声仅为37mV。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种弱电流信号检测系统，其特征在于：包括有光电检测器、差分光电检测电路、示波器，所述的光电检测器前置有光源，光电检测器的信号输出端通过信号传输线与差分光电检测电路连接，所述的差分光电检测电路包括有电源稳压滤波电路、正反馈差分型电流-电压信号转换电路、放大电路、有源二级低通滤波电路，差分光电检测电路的信光电号输出端连接示波器；差分光电检测电路的信号输入端还连接有标准信号源，标准信号源与光电检测器不同时作为差分光电检测电路的输入，标准信号源提供的电压信号通过转换电阻后得到了nA级电流，送给所述的差分光电检测电路。

所述的一种弱电流信号检测系统，其特征在于：所述的差分光电检测电路抑制光电探测器本底噪声及信号传输线共模干扰。

所述的一种弱电流信号检测系统，其特征在于：所述的光源采用日光灯。

本实用新型的差分光电检测电路的前级采用正反馈差分型电流-电压信号转换电路和放大电路相结合构成了正反馈差分电路，实现了弱电流信号到电压信号转换并放大的同时，能够很好地抑制光电探测器暗电流及信号传输线等的共模噪声；差分光电检测电路的后级是有源二级低通滤波电路，以滤除前级电路输出的高频噪声成分，有效提高电路的信噪比。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的正反馈差分电路结构和电源滤波设计有效抑制电路本身以外的干扰，能够以高增益1.5*10⁷ V/A、高带宽150kHz、高信噪比的电路参数实现对nA级弱电流信号的检测和处理，电路稳定可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的原理框图。

图2是差分光电检测电路的电路原理图。

图3是本实用新型的实施例的波形对比图。

具体实施方式

实施例

在图1中，一种弱电流信号检测系统，包括有光电检测器2、差分光电检测电路4、示波器5，光电检测器2前置有光源1，光电检测器2的信号输出端通过信号传输线3与差分光电检测电路4连接。差分光电检测电路4包括有正反馈差分型电流-电压信号转换电路、放大电路、有源二级低通滤波电路。差分光电检测电路4的信号输入端还连接有标准信号源，标准信号源与光电检测器2不同时作为差分光电检测电路4的输入，差分光电检测电路4的信号输出端连接示波器，标准信号源提供的电压信号通过转换电阻后得到了nA级电流，送给所述的差分光电检测电路。信号传输线3采用双绞线。光源1采用日光灯。

图3中，6为等效电流为50nA的标准正弦波，7为标准信号源下检测电路的输出波形图，8电路系统噪声的波形图，9日光灯作为输入时检测电路的输出波形图。以等效电流为50nA的标准信号源作为输入，信号检测电路的输出约740mV；以工作频率为50Hz的日光灯作为光电探测器的光源，光电探测器输出弱电流信号，经信号传输线送至差分光电检测电路，在差分光电检测电路的前级进行弱电流到电压信号的转换，同时差分结构对暗电流和传输线及其他的环境共模噪声的抑制起到重要作用，差分电路的输出送至低通滤波器以滤除电路中的高频噪声，最后处理电路的输出送至示波器进行显示；当整系统0输入，即光电探测器不接收光源时，整系统的噪声较小，仅为37mV。