高阻抗微弱信號測量的保護電路設計

實(shí)際測量系統中，對于輸入信號電纜引起的誤差，可以選擇使用絕緣電阻盡可能高的電纜，另外，在電纜屏蔽層加上保護電勢Vguard，可以大大降低電纜泄露電流引起的誤差。印刷電路板由于污染等原因導致絕緣電阻下降而引起漏電流，當運放同相輸入端與電源輸入端相鄰時(shí)，會(huì )帶來(lái)干擾，因此，將保護電勢加載于運放輸入端與信號線(xiàn)周?chē)?，將大大減小信號路徑上的泄露電流，而來(lái)自電源的漏電流將會(huì )被保護電路吸收。

3 仿真結果分析
對圖2所示的電路，用PSpice仿真軟件對電路進(jìn)行模擬分析，交流掃描的結果如下，各關(guān)鍵節點(diǎn)電壓如表1所示，電阻R1的低阻抗端加上了90．121μV的保護電壓，流經(jīng)電阻R1的分流電流為90．031 fA。
如圖3所示，圖中上半部分為系統輸出信號波形，下半部分為系統輸入阻抗波形，從圖中可以看出，在頻率為100 Hz處，測量系統的輸出電壓值Vout為10．011 mV，交流輸入阻抗Rin為1．132 8 GΩ。經(jīng)計算，系統的放大倍數A為100．998倍。

從上述分析可以得出，采用保護電路大大提高了系統的輸入阻抗，減小了系統的輸入偏置電流。仿真結果與理論分析相符，保護電路對高阻抗微弱電壓信號高精度測量提供保障。

4 結 語(yǔ)
本文從高阻抗信號測量原理出發(fā)，分析了測量系統輸入阻抗和偏置電流對測量精度的影響，針對高阻抗微弱電壓信號，應用保護技術(shù)，設計了一種帶保護電路的高阻抗微弱信號放大電路，通過(guò)PSpice軟件仿真分析，驗證了該電路可實(shí)現對高阻抗信號的高精度測量，為高阻抗信號測量提供了一種有價(jià)值的參考方法。