图解DIY 1pA超微电流测试器

2014-7-20 19:17

厉害，学习了。

2014-7-26 18:30

本帖最后由 xisui 于 2014-7-27 21:56 编辑

请问 lymex，
１.我看见囯外的残余气体检测仪器有用JFET作为AD549的反馈，做成LOG放大电路,它使用的JFET是FN4117, 最小能测到多小的电流？能测电流动态范围是多少？这有比电阻反馈线性放大有什么缺点吗？

２.另外，还用了３颗OMRON磁保持继电器，一颗用切换用来LOG和LINEAR, 另两颗是用来选择输入信号（电子倍增器，法拉弟杯或切断输入）的，使用了这样的继电器，它的绝缘电阻是多少？　能用切换多低的电流？

３．它的输入没有隔离岛，但是输入有等电位环，器件都是焊在PCB上的，这样情况最小能测到多小的电流？

４.　另外，有Iｂ值很小的专门的对数放大芯片吗？

６.　还有运方反馈电容应该用什么材料的电容呢，经常看见透明的轴向电容，体积好大，可用什么替换？

７．运放用7815,7915供电与用凌特低噪声LDO供电，运放输出结果有多大区别?

2014-7-27 21:05

MARK一个

2014-7-28 00:34

本帖最后由 lymex 于 2014-7-28 00:43 编辑

xisui 发表于 2014-7-26 18:30
请问 lymex，
１.我看见囯外的残余气体检测仪器有用JFET作为AD549的反馈，做成LOG放大电路,它使用的JFET是F ...

1. 这个FN4117很不错，属于超高输入阻抗的JFET，也就是输入漏电非常低，反向20V下都低于1pA，如果反向小的话那将非常小。
尽管对数放大是要二极管正偏工作，但小电压下漏电流应该正负电压都差不多，主要是取决于等效并联电阻，反向漏电小说明电阻非常大。
见过微电流计的保护，就是用JFET的输入二极管，这个比普通二极管强太多，比如小功率三级管也好。
我猜测，采用FN4117的对数放大器，到0.1pA输入下对数特性都还不错，测量范围可以到10fA。
对数放大器的优势就是动态范围特别大，而且在整个有效范围内，输入变化一定百分比，输出都是定值。即假设输入电流从100pA变到110pA输出增大了10mV，那么输入电流从100uA变到110uA输出也应该增大10mV。

2. 磁保持继电器要看型号，按理说继电器不适合切换微小信号，但绝缘电阻可以做的比较高，从这点看可以切换pA级的电流

3. 等电位环相当于隔离岛，效果差一些，做好了可以到亚pA

4. Ib很小的的对数放大器我也不太清楚，试试Log114 http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/log114.pdf

5. 反馈电容主要要求绝缘好，透明的那种是聚苯乙烯电容，一般很难替代，可以找聚四氟乙烯电容，也许更难找

6. 区别会很小

2014-7-28 12:34

本帖最后由 xisui 于 2014-7-28 17:25 编辑

lymex,谢谢你详尽的解答!

下面就是国外某型号残余气体检测仪I-V转换板。第一个运放放大输入信号，输出Detec，第二个运放输入悬空,输出温度补偿(Compensate)，这一对运放还有由DAC输出的Ca， +Offset， -Offset 三个校正补偿信号。 PCB板无隔离岛,正面覆网格地, 用了继电器(切换输入信号， LOG和Linear切换)，请问这个设计原理和PCB布板有什么问题吗?

如果不用隔离岛, 可否用特氟龙PCB或者陶瓷基板PCB代替FR-4材料的PCB呢?

2014-8-1 21:59

lymex 发表于 2011-10-25 12:21
反馈电阻5、6、7次，感觉并联电容选0.01uF即可，再大没啥用了，如果有响应时间要求，还可以减少。
电容一般 ...

经过测试反馈电阻是10E5、6、7、8，选用20pF低漏电电容作为Cf，使用34401测试输出电压，最后一位没有波动，等Rf大小为10E9最后一两位开始了波动。
感谢张老的耐心指导。

2014-8-1 22:11

另外麻烦问下张老，测试高阻的时候需要通过在Rx两端施加高压，一般都是10-1000V可调，6517里面就有个变压器。
问题：张老有没有关于稳定输出10-1000V可调电压的资料或者**，或者稳定输出1000V高压的资料？在38hot上能找到10V、100V电压基准资料，找不到稳定输出1000V电压的资料，再次麻烦张老，非常感谢。
另外，我这边有6430等仪器，张老如果需要微电流校准，可以把仪器邮寄过来（单位地址，请张老放心），免费帮张老校准。
辛苦张老

2014-8-2 00:16

xisui 发表于 2014-7-28 12:34
lymex,谢谢你详尽的解答!

下面就是国外某型号残余气体检测仪I-V转换板。第一个运放放大输入信号，输 ...

才看到。
感觉这个I-V对数/线性转换，最低电流不很小，用了1G电阻，因此对隔离岛、板材料要求不算高，普通FR4板可以胜任。
用特氟龙PCB当然更好，陶瓷基板的特性我不了解。
隔离环，是当材料不能解决问题时用的方法，LMC7721 Demo板就是这样用的。
隔离岛，其实效果与隔离环好不了太多，6517的板子的镂空就起到了隔离岛的作用。

2014-8-2 00:18

ssmsc 发表于 2014-8-1 22:11
另外麻烦问下张老，测试高阻的时候需要通过在Rx两端施加高压，一般都是10-1000V可调，6517里面就有个变压器 ...

谢谢！
有关产生稳定的1000V电压，惠普有个高阻测试仪4329A，就带有这个1000V，电流不大但比较稳定。
这里有电路图：http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/04329-90012.pdf

2014-8-2 08:58

lymex 发表于 2014-8-2 00:18
谢谢！
有关产生稳定的1000V电压，惠普有个高阻测试仪4329A，就带有这个1000V，电流不大但比较稳定。
这里 ...

谢谢张老，非常感谢

2014-8-2 09:06

看了lymex的**，觉得真是“什么都好”。作为群众，推荐他提前进级。

2014-8-2 17:46

原来是什么都“爱好”。好!

2014-8-4 18:08

你好，请问前辈有没有程控电源的资料呢？我现在在做150V1a的。但是精度和纹波不是很理想。所以想找资料参考参考

2014-8-4 23:38

wstcllx 发表于 2014-8-4 18:08
你好，请问前辈有没有程控电源的资料呢？我现在在做150V1a的。但是精度和纹波不是很理想。所以想找资料参考 ...

这里不方便贴连接，你可以狗一下“lymex标准电流”和“一步一步做个电流源”

2014-8-5 14:57

lymex 发表于 2014-8-4 23:38
这里不方便贴连接，你可以狗一下“lymex标准电流”和“一步一步做个电流源” ...

那个也是你吗？我看到一步一步做电流源那里留了邮箱。我发过去了东西。是你的话就抽空帮帮忙吧。谢谢了

2014-8-5 16:56

wstcllx 发表于 2014-8-5 14:57
那个也是你吗？我看到一步一步做电流源那里留了邮箱。我发过去了东西。是你的话就抽空帮帮忙吧。谢谢了 ...

前面那个是我的，后面的是别人的。
所谓程控我认为就是压控，即恒流源输出与输入电压成比例的电流。
至于那个控制电压，当然可以用DAC产生。
压控恒流源常见的一种方式如下：
1A-原理图a.gif

2014-8-5 17:24

LZ这个帖3年了。

2014-8-6 19:39

lymex 发表于 2014-8-5 16:56
前面那个是我的，后面的是别人的。
所谓程控我认为就是压控，即恒流源输出与输入电压成比例的电流。
至于 ...

嗯，他回复我了，你能给个邮箱吗？把电路也发给你，然后你帮我看看。

2014-8-15 16:20

在次请教lymex
如图所示,+offset,-offset,cal,HOLE M401无输入的时候,
为什么LMC6062IN第一路输出有几mV,第二路输出有几百mV?
而换成LMC6062AIN第一路输出有-800mV,第二路输出为负的电源电压?
而同样的原理,别人的AD549的输出分别是39mV和-109mV?

2014-8-15 18:13

本帖最后由 lymex 于 2014-8-15 18:16 编辑

xisui 发表于 2014-8-15 16:20
在次请教lymex
如图所示,+offset,-offset,cal,HOLE M401无输入的时候,
为什么LMC6062IN第一路输出有几mV,第 ...

这是因为放大倍数比较大，输出的是Vos的1000倍，而不同器件Vos的大小和方向具有离散性。
要想减少这些电压，可以选Vos小的运放，或者做Vos补偿。
Vos的补偿方法，可以参见这里149楼的图：https://bbs.21ic.com/icview-776922-8-4.html

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