一种超低噪声电流源及其测量方法研究

刘梦瑶; 秦佳男; 郑俊挺; 蒋志远; 许金鑫

doi:10.3969/j.issn.1000-1158.2026.03.16

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计量学报 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (3) : 442-448. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2026.03.16

电磁学计量

一种超低噪声电流源及其测量方法研究

刘梦瑶 ¹ ,
秦佳男 ² ,
郑俊挺 ¹ ,
蒋志远 ² ,
许金鑫 ¹

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Research on an Ultra-low Noise Current Source and Its Measurement Method

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摘要

设计制备出一种双极性同时兼顾超低噪声与大输出范围的电流源，该电流源可以提供±500 mA的低噪声电流。采用量子传感器对其噪声性能进行了分析。受限于放大器噪声和外部干扰，提出基于无自旋交换弛豫（SERF）原子磁力仪的噪声测量方法。该电流源在不同电流输出下的噪声水平为3 nA/Hz^1/2，与现有电流源相比，能够在更广的电流范围内保持稳定的低噪声输出，而基于SERF磁力仪的测量系统具备对pA至nA级噪声电流源的评估能力。为超低噪声电流源的开发与精密磁场测量提供了一种可靠的技术方案。

Abstract

A bipolar current source combining ultra-low noise and a wide output range has been designed and implemented. The device delivers low-noise currents up to ±500 mA， with its performance characterized using a quantum sensor. To overcome the limitations imposed by amplifier noise and external interference， a noise characterization method based on a spin-exchange relaxation-free （SERF） atomic magnetometer is proposed. Experimental results demonstrate a noise spectral density of 3 nA/Hz^1/2 under various output conditions. Compared with existing current sources， the proposed design maintains stable low-noise operation across a significantly broader current range. Furthermore， the SERF magnetometer–based measurement system enables precise evaluation of noise current sources within the pA to nA range. This work provides a reliable technical solution for the development of ultra-low noise current sources and precision magnetic field measurements.

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刘梦瑶, 秦佳男, 郑俊挺, 等. 一种超低噪声电流源及其测量方法研究[J]. 计量学报. 2026, 47(3): 442-448 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2026.03.16

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中图分类号： TB971

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