廣泛應用于傳感器的電流輸入型前置放大器電路及工作原理

電路的功能

本放大器又稱電流-電壓轉換器，是OP放大器的有效應用實例，由于本電路反相輸入端是作為假設地而工作的，可以作為輸入電阻極低的電流測量，也可作為各種傳感器的前置放大器使用。在本電路輸出端增加一個模擬表頭，把輸入電流轉換成電壓。則可構成高靈敏度的電流計。

電路工作原理

電路去掉了反相輸入端的電阻，在反相放大中電路的工作就是由電路控制的，從信號源流入的電流IIN被送到OP放大器的輸出，即IIN=IF。但作為衰減因素要考慮OP放大器的輸入偏流IB。

電流-電壓轉換原理是，在OP放大器的輸出輸入端加入反饋電阻RF，就可以轉換成電壓EO（EO=IF*RF）。RF可由RF=EO/I1N的公式求出。假定輸出電壓1V，滿量程輸入電流IIN=1UA，則RF=1*10的6次方歐。

下面說明一下與電路基本工作無關的元件。與OP放大器反相輸入端串聯(lián)的電阻R1是限流電阻，在輸入過載時，對OP放大器起到保護作用。選用一個大概的值即可。

二極管D1、D2的作用是對正反向電壓進行箝位，以使輸入到OP放大器的差動電壓不至過大。電路進行正常的工作時，可認為它們是假想接地點虛地，不產(chǎn)生電壓。

反饋電容C1的作用是在轉換微弱電流時衰減其中的噪聲成分。但須注意頻率響應。零點頻率F0由F0=1/2XCF.RF（HZ）公式確定，在選用時要與所需的頻率相協(xié)調。用于直流時，可采用容量大的電容器獲得積分效果。

齊鈉二極器ZD1.2的作用是使OP放大器的電源電壓穩(wěn)定到正負5V，減少功耗，抑制芯片內部的溫升，減少偏流IM的增量。如果用于普通電路電源電壓可為正負15V，這時應駢掉電路中的ZD1.2。

元件的選用

因為流入OP放大器輸入端的偏流會產(chǎn)生誤差，所以應使流為最大輸入電流的1/100~1/1000。如果輸入偏流I為100PA，那么10NA全量程轉換精度則為1%。

I隨周圍溫度而變，用FET輸入型放大器時應予注意。如選用單極型，I小的LT1012，溫度特性則可得到大幅度的改善。

反饋電阻RF用RF=EO/IIN的公式求出。輸入電流IIN越小，電阻值越高，很難獲得性能良好的反饋電阻元件。一般小的產(chǎn)品，而且成本很高。所以當使用500K以上的反饋電阻時，事先要搞清溫度系數(shù)是多少。

組裝注意事項

對數(shù)+NA的微弱電流進行轉換時，組裝則成為重點。一般采用護圈，當電源線與輸入線交叉時，如果絕緣電阻不是無限大，就會有電流流過，并且還會隨溫度而變，所以造成電路工作不穩(wěn)定，輸入數(shù)百PA以下的電流時，使用聚四氟乙烯端子，懸空布線比采用護圈要好。

應用注意事項

本放大器作為硅光二極管用的前置放大器時，外來光或電源交流會使已轉換的電壓波形中混入噪聲。在輸出響應低或輸出電流平均值時，CF（100PF）則應選用較大的值。

輸入微弱電流時，除應注意組裝外，還應采用把電路全部放入金屬盒內的方法在輸入端開路時不能進行失調調整。這是因為OP放大器在輸出器工作時，即使旋轉VR1，電阻值也基本不變。如果讓輸入短路，或以RF的1/100左右的電阻端接，則可準確地消除失調。