瞬間變化電流檢測儀的設計以及應用研究

　　1 引 言

　　指針式和光點(diǎn)式檢流計的外臨界電阻較大，內阻較大，在電路中的損耗較大，而且在通電線(xiàn)圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，線(xiàn)圈做阻尼運動(dòng)，達到穩定位置需要一定的時(shí)間，檢流計響應速度較慢，因而不能檢測到瞬時(shí)變化的電流和回路要求損耗較小的瞬時(shí)電流(例如LC振蕩電流)，也不適于測量回路電阻較小的瞬時(shí)電路電流。通常萬(wàn)用表只可測量交流電流的有效值和直流電流大小。因此檢流計和萬(wàn)用表都不能滿(mǎn)足測量和觀(guān)察瞬時(shí)變化電流的需要。本設計利用短路電流放大器的原理對檢測電流進(jìn)行1：1放大后，可結合附屬電路借助發(fā)光二極管定性地檢測瞬變電流的大小和變化方向。

　　2 原理與實(shí)現

　　2.1 短路電流放大器

　　借助集成運放電路轉換速率高，輸入基極電流和漂移電流小，漂移電壓溫度系數小的特點(diǎn)，利用短路電流放大器的原理對待檢測電流進(jìn)行1：1放大，展寬信號的內阻大小要求范圍，提高了檢測的靈敏度，實(shí)現瞬間變化電流的檢測。圖1所示為一反相輸入比例運算放大器電路，輸入信號Vi經(jīng)過(guò)電阻R1接到集成運放的反相輸入端∑，而同相輸入端∑'經(jīng)過(guò)電阻R2接地。輸出電壓VO經(jīng)反饋電阻RF接回到反相輸入端，形成一深度的電壓負反饋。在實(shí)際應用中為了保證運放的2個(gè)輸入端處于平衡的工作狀態(tài)，避免輸入偏流產(chǎn)生附加的差動(dòng)輸入電壓，應使反相輸入端與同相輸入端對地的電阻相等。在圖1中應使R2=R1∥RF。由于理想運放的L=L=0，所以R2上無(wú)壓降，VO=0，再由理想運放的V+=V-，所以V-=0，得Vi=Ii×R1，所以反相輸入放大電路的等效輸入電阻r1=V／Ii=Ii×R1／Ii=R1。若使R1=0，則放大器輸入電阻即為零，根據平衡電阻的取值要求R2=R1∥RF，則R2=0，這就構成了一個(gè)短路電流放大器，電流輸入的阻抗為零，輸出的電壓VO的大小隨輸入的電流線(xiàn)性變化。如圖1所示，因為V∑∑=0，相當于信號源外電路短路，但實(shí)際并不斷路，∑，∑'之間電阻極大，又因為∑點(diǎn)對地電阻達到幾兆歐，所以信號源的輸出電流只能經(jīng)RF和IC形成回路，即VO=IORF。