毫微安電流測(cè)量技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與設(shè)計(jì)方案

　　Williams通過(guò)Tektronix CT-1的七個(gè)采樣組，研究了這種增益誤差校正對(duì)一個(gè)正弦頻率（32.768kHz）的有效性。他報(bào)告說(shuō)，對(duì)一個(gè)1mA、32.768kHz 的正弦波輸入電流，該器件的輸出全部都在 12% 的 0.5% 以?xún)?nèi)。盡管這些結(jié)果看似支持這種測(cè)量方案，Williams 仍認(rèn)為值得說(shuō)明一件事，即結(jié)果來(lái)自 Tektronix 的測(cè)量。他說(shuō)：“Tektronix 并未保證低于所規(guī)定 -3dB、25kHz 低頻滾降時(shí)的性能。A3 和A4提供的增益為200，因此放大器總增益為224,000。這個(gè)數(shù)字在A4產(chǎn)生一個(gè)針對(duì)CT-1輸出的1V/mA比例因子。A4的 LTC1563-2 32.7 kHz 帶通濾波輸出通過(guò)一個(gè)以 LTC1968 為基礎(chǔ)的rms-dc轉(zhuǎn)換器送給A5，該rms-dc轉(zhuǎn)換器提供電路的輸出。”Williams 解釋說(shuō)，信號(hào)處理路徑組成一個(gè)頻帶極窄的放大器，該放大器調(diào)諧到晶體的頻率。圖3畫(huà)出典型的電路波形。據(jù) Williams說(shuō)，該晶體在C1的輸出端驅(qū)動(dòng)（上跡線），產(chǎn)生一個(gè)530nA的rms晶體電流，分別顯示為A4的輸出（中間跡線）和rms-dc轉(zhuǎn)換器輸入（下跡線）。他說(shuō)：“中間跡線可看到尖峰，這是來(lái)自與晶體并聯(lián)寄生路徑的未過(guò)濾成份。”

　　從Williams的電路中可以看到，即使采用積分技術(shù)，要測(cè)量毫微安電流仍很困難。這個(gè)問(wèn)題非常困難，因?yàn)闇y(cè)量者必須實(shí)時(shí)完成測(cè)量。還有更多復(fù)雜因素，如這種交流測(cè)量需要 32 kHz 的帶寬來(lái)捕捉示波器電流波形中的大量能量。Williams 用一只傳感器來(lái)解決這些問(wèn)題。Tektronix CT-1 傳感器（參考文獻(xiàn) 2）價(jià)格高達(dá) 500 美元，但如果沒(méi)有好的傳感器，Williams 就不能從各種噪聲中恢復(fù)出信號(hào)。除了有好的靈敏度以外，CT-1 有 50Ω 的輸出阻抗，與高阻抗輸出相比可獲得較低的噪聲信號(hào)路徑。本例證明的另一個(gè)重要原則是，限制信號(hào)路徑的帶寬十分重要。Williams 做了一個(gè)窄帶放大器鏈，去除了不感興趣頻率部分帶來(lái)的所有噪聲。最后，Williams 在電路中采用了良好的低噪聲設(shè)計(jì)原則。將重要節(jié)點(diǎn)架空連接，盡量減少泄漏路徑，而在 50Ω 的源阻抗下，LT1028 可能是所有制造商中提供的噪聲最低的一種放大器。