【doc】高阻抗运放CA3140E在微电流测量中的应用

【doc】高阻抗运放CA3140E在微电流测量中的应用 高阻抗运放CA3140E在微电流测量中的应 用 高翟坑运放C3D在微电流测量中的应用 高阻抗运算救九器CA3140E是美国RCA公司 H产品泼跚土将MOS型晶体管与双扳型晶体管 作同一块芯片:的运算放大器具有通用性强, 崩^卫抗.x及转换速度快的特点.因此获得广泛的 庸用瞄1是CA3140E的管脚排列图,有塑封(双 列直摇式)扣盘滴圈壳封装两种型式.其脚排列与 l侧零端7正电源 2反相输^8输出选通 3同相输^ 4负电根 5零端 6输^端v, A741,F007,5(324等相同,因此能直接代换而无 变更暂脚位矬. 圈2妊艨真空计的微电流测量电路离子流 盘站采样电阻R.,中的某一个,在该电阻上产生 辎应的电压降袭1是各档真空范屡所对应的离子流 的范同由表可知:当真空高度达1x10Pa时对应 舶离子流1.仅为75X10,A因此要求测量电路的 输入电沆更小或者说输^阻抗越大越好.原电路采 用电于管DC一2,E是专用于静电测量和小电流放大 的,第二栅极电流小于8X104A,因此性能上能满 芷测量电路的要求:但是筛选合格率低(平均 50%),成本商,线路复杂,调试也麻烦. 袁2为高阻抗运放cA3140E的主要技术参数. 程『k强范幽fP.I]1+?采样电阻 刈(1l×】O—l7. 5xt04.99R1] 】[111,lO1l075×t0,7.3xt04.99kR) j0Il0"l075×lO-7_7. 5xt0499ka(R) 】0q,lmln75×l0,7. 5xt0499ka(~) H10l】,lC}xl旷75×10,7.3t0499Mn(R 它的输入电流的典型值仅为10PA(10× 0A】,约为继小离子流7.5X1o_的千分之一. 时它的输A越抗为1.5Tfl(1.5x10('Mf1),约为最 .衄捧l阻499"vlf~的三十万倍.其它特性也很优 异,所以可以用来作为微电流的测量器件. 图3是采用CA3140E作为测量器件的原理园. 由于各档真空度时产生的最大离子流在流经相应采样 电阻所产生的最大压降均达375mV,所以电路不必 进行信号放大,而直接设计成电压跟随器.图中R, R为采样电阻,R.P1为调零电位器,RP2为满度调 节电位器.PA为毫伏表由于CA3140E的输入失 调电压温小,所以一次调零后.在以后的测量中无 需进行调零即能保证零点漂移在?1%之内.该电路 经投产两年来的结果表明:性能提高.成本降低. 名称符号典型值最大值单位 输人失调电压Vm2 输人失调电流0530PA 输人电流l"】050队 l卣人电阻Rrl5x10l20 4--44电源电压V (或?2,?22) 精人失调 电压温68"r/? 精出电流一18,+40nlA 输出阻抗Ro600 由于离子流源的内阻很高,测量电路也可设计成 上-:昌R —广I口==叫 [40A3二_L=_]中 电流——电压变换器.图4是电流一电压变换器的原 理图.假设运算放大器的输^基极电流可以忽略,即 认为输^电流I全部流过反馈电阻R并且放大器 的开环增益很大,点是虚地,则输出电压 Vo=-IR即输出电压正比于输^被测电流,实现 了电流一电压变换.图5是离子谎I+测量的原理 图.这里的I+和R.,R分别为图3中的I和R, RP为调零电位器,RP,为满量程电位器应龙法 权器与木木》1991to