微电流检测认识之误区

只看该作者 · 2009-9-1 09:19

OPA128偏流典型值0.075PA,所以认为用它检测微电流,分辩率可轻松达到0.1PA,这是错误的.
1,OPA128的偏流是自身的偏流,不代表外部流入放大电路的电流

2,OPA128的失调电压可达0.5毫伏,当信号源电动势为毫伏级时,误差很大.因此,用它检测较高电压下的微电流是可以的, 而检测光电流是很有限的.

3,OPA128的自身输入阻抗很高,不代表电路输人阻抗高,因此当源阻抗很高时,是需要
正确设计的.

彭建学上海

3万 · 2009-9-1 09:35

老彭在这方面很有些经验。可惜每次发帖都是很简短。
老X在单片机版面连载步进电机，老彭何不也来个连载？

只看该作者 · 2009-9-1 11:35

我去学习学习.

彭建学上海

2万 · 2009-9-1 11:39

如果说用检测电流需要一个电阻来获得压降, 那么这个电阻上的电流要远大于器件的偏值电流,这跟最普通不过的三极管编置电路十分相似, 如果精度要达到1%, 那么你的检测电阻上的电流要大于器件偏值电流的100倍以上

2万 · 2009-9-1 11:43

如果用斩波系统, 放大器属于交流放大器, 彻底解决了零点漂移,也就没有输入失调之虑, 输入灵敏度可达0.1uV级

4万 · 2009-9-1 12:46

感觉微弱直流电流的检测用积分的方法比较靠谱。。。
用电阻采样有压降，对产生电流的源可能会有影响。

3万 · 2009-9-1 14:43

需要看源的特性吧

只看该作者 · 2009-12-19 21:01

6楼：积分确实可以忽略失调电压，但是电容的放电问题比较难解决，目前遇到这个问题没办法解决

只看该作者 · 2009-12-19 21:20

是“我目前遇到了这个问题没办法解决”，牛人肯定可以的

只看该作者 · 2009-12-19 23:08

1，微电流检测的主要障碍是：工频噪声，直流泄漏电流，直流误差。
2，微电流微到一定程度，电流不再连续，没有统计特性。1飞安相当于每秒3800个电子，0.000162飞安相当于每秒1个电子。

楼上感兴趣，我们可以交流心得。

彭建学上海

只看该作者 · 2010-9-13 14:32

求助，宽量程的弱电流测量的换挡应怎么设计？
用模拟开关还是别的什么。。

1万 · 2010-9-15 07:33

“微电流微到一定程度，电流不再连续，没有统计特性。。。。。。0.000162飞安相当于每秒1个电子。”

请问10楼对此如何理解，可以更详尽的解释？谢谢

只看该作者 · 2010-9-15 21:20

在宏观领域，时空给我们的感觉是连续的，但是实际上离散的，是统计学特性的；在微观领域，宏观现象的理论不再适用。经典物理学中的定律实际是量子力学领域中相应定律的宏观表象。遗憾的是，物理学到目前为止面临着一个尴尬局面，那就是量子力学和广义相对论尚无法统一。

试想，1.6*10-19安培意谓1秒流过1个电子能测量的话，那么一年流过一个电子，100年流过一个电子，。。。。，都能测量吗？

彭建学上海

2万 · 2010-9-15 21:44

狄拉克（Dirac）早已将相对论引入量子力学，量子场论也早已将天生相对论性的电磁场量子化。量子理论和相对论并无矛盾，没统一的是引力和其它三类力（强力，电磁力和弱力）。广义相对论已经将引力场等效为加速度场。故有空间弯曲说。将所有力统一起来，只是一种“科学美学”观点，和理论的完整性无关。

另外，一个电子必须考虑其“源”，否则将充满整个宇宙（自由粒子）。

1万 · 2010-9-15 22:16

本帖最后由 xmar 于 2010-9-15 22:17 编辑

看来楼上2位对物理认识透彻、深入、很有造诣的。请问能否用低能加速器或洛伦茨力加速电子，然后让电子穿过云室来测量电子数有限的微弱电流？

只看该作者 · 2011-6-27 00:34

我来PK一下老彭的这个帖子。

1、“OPA128偏流典型值0.075PA,所以认为用它检测微电流,分辩率可轻松达到0.1PA,这是错误的”
首先，皮安应表达为pA。如果写成PA，那就是拍安，也就是10的15次方安培，差别太大了。经常有人把mW写成MW，差了9个数量级，而p和P相差28个数量级。
其次，OPA128是分后缀的，OPA128JM偏流典型值是0.15pA，而OPA128LM是0.04pA，只有KM和SM后缀的是0.075pA。
一般来说，分辨达到偏流典型值，还是很轻松的。经过仔细制作，甚至可以超过典型值很多。运放本身限制微电流分辨的参数，是等效输入端电流噪音，而这个噪音一般要比偏流的典型值小很多。例如OPA128LM，其电流噪音只有2.3fAp-p。

2、“OPA128的失调电压可达0.5毫伏,......用它.....检测光电流是很有限的.”
OPA128最常见的用途就是PIN光电二极管检测，而且可以轻松检测到pA级。原因很简单，PIN管等价为一个理想光电二极管、一个光流源和一个并联电阻并联，前两者在0.5mV附近的输出阻抗异常的高，因此对于失调电压到底是多少不敏感，反正是恒流输出。而并联电阻的阻值都是很大的，例如10G以上，这样在0.5mV的电压下只分流掉了0.05pA，对于1pA级别的有用电流是可以忽略的，所以0.5mV的失调电压对于光电流检测是很理想的了。

3、“OPA128的自身输入阻抗很高,不代表电路输人阻抗高,因此当源阻抗很高时,是需要正确设计的.”
事实上，微电流源需要高内阻，更需要高的源阻抗，而且是越高越好。源阻抗越高电流噪音越小，对设计的压力就越小。
吉时利低电平测试手册，电流噪音公式：

把B=1Hz、R=100M带入，得到电流噪音的峰峰值为64fA，但若电阻采用10G，那么电流噪音就降低到6.4fA，若源阻抗达到1T，那噪音就更小到0.64fA了。因此，微弱电流放大器设计时都是尽量提高输入阻抗，而不是减少。阻抗高了尽管电压噪音也增大（半次方），但没有量程增大的快（1次方）

4、“1飞安相当于每秒3800个电子”
事实上，1飞安相当于每秒6242个电子，因为电子的电荷是1.602176E-19库仑。

PK到这里，不得不使人发问，到底是谁走进了微电流检测的误区？

只看该作者 · 2011-6-27 09:50

学习了。
楼上说的 “微电流源需要高内阻，更需要高的源阻抗，而且是越高越好”
这里的高内阻和高的源阻抗指的是哪个位置的？光电二极管内部？
看后面好像是指放大器输入阻抗。

只看该作者 · 2011-6-27 10:34

回楼上，可以认为都需要高阻。
如果放大部分采用典型的I-V转换型的，那么反馈电阻要用高阻。同样，信号源的内阻也要对应的高起来，无论是光电二极管内部的等效电阻、shunt电阻，还是电压-电阻法电流源的那个电阻。谁的电阻低，谁的电流噪音就大，谁就拖整体的后腿。

另外，I-V转换反向放大器的输入阻抗是很低的，可以认为是短路型的，但反馈电阻Rf必须高，因此要求高的场合就不能用T型反馈。

只看该作者 · 2011-6-27 11:08

反馈电阻高的地方不能用T反馈代替？直接用高阻值的Rf ？看到的说法是过高的Rf 难买而且噪声很大，所以都采取T型反馈。你的建议恰恰相反？

lymex这个名字好像我在别的地方见过，你不常来这里吗，要常来看看啊，为我们小鸟解答解答问题，
谢谢啊！！

只看该作者 · 2011-6-27 11:59

反馈电阻Rf不能用高阻，这是微电流测试最大的误区。
的确，反馈电阻越大，噪音也越大，但得到的有用信号更大，算下来还是需要高阻。
举例说明，满度100fA微电流检测：
Rf=100M时电压噪音1uV、电流噪音10fA，满度100fA测试输出10uV，此时信噪比是20dB吧？
当Rf=10G时电压噪音10uV、电流噪音1fA，满度100fA测试输出1000uV，此时信噪比为40dB。
同样，当Rf=1T的时候，测试满度10fA的理论信噪比也可以达到40dB，因此超微电流必须超高电阻。
T型网络大大的降低了反馈电阻，电流噪音就大了，因此不适合于超微电流检测。

我以前主要在Hellocq，现在在38度，这里来的少，有人转贴我的“精密电阻分类特性”。

微电流检测认识之误区

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