电离规离子流可编程增益放大器的设计采用前置微电流放大器和可编程增益放大器两级运放，实现电离规离 子流的可编程增益放大，以满足在真空度迅速变化且动态范围较宽时对真空度 的快速准确测量。介绍了微弱电流信号的放大原理、器件选择原则、单片机控 制可编程增益放大器的实现方法、电路抗干扰措施等，并给出了部分测试结 果。本文设计的电离规离子流放大电路具有增益动态范围宽、精度高、响应速 度快等优点，为托卡马克装置的真空度快速测量系统中离子流测量电路提供了 设计参考。设计抗干扰快速响应电离真空规测量仪器，离子流放大单元是测量电路 的核心。众所周知，电离真空计的工作原理是：规管内阴极发射出来的电子在 电场作用下来回震荡与中性气体分子发生碰撞，以一定的几率产生电离，而电 离出来的正离子数与气体分子密度n成正比，在一定的温度下，与气体的压力 p 成正比，即可以通过离子流大小指示真空度的大小。在真空度较高时，收集 极的正离子流十分微弱，会达到微安量级(10-6 A)甚至更低，真空度迅速变化时 离子流动态范围也较宽。采用常规离子流检测方法可能遇到以下问题：固定增 益放大不能满足全量程信号转换要求;单级放大器放大微弱信号，需要很大的反 馈电阻，导致精度和灵敏度下降且响应时间长;传统的机械切换开关或继电器改 变运算放大器增益的方法所需元件多，转换速度慢。为克服传统离子流放大电路的不足，设计了可编程增益放大器，即采用 前置微电流放大器加可编程增益主放大器的两级运放电路。该电路具有增益动 态范围宽、精度高、转换速度快等优点。1、硬件电路总体设计方案