打印

微电流检测认识之误区

[复制链接]
楼主: pengjianxue
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
21
帮彭大侠说几句:

先说2,楼主说了,“当信号源电动势为毫伏级时”,可能有这种情况,即比如电流源的阻抗比较低,非电压源也非电流源的情况。另外,楼主好像有个帖子说做到fA级别,可能这时候就比较重要了。

再说3,楼主说得也不错,OPA128只是设计的一部分,OPA128的偏置电流很小(可以认为输入阻抗高的另一种说法),但其他器件的选择以及电路板的设计可能影响最终的效果。 其实1也是这个道理。

再说4,这里也不是学术论文,说错了也很正常,不是数量级上的误差关系不大,定性比定量更重要。


我以前在几个帖子中跟彭较劲过,但彭这个帖子中说得也没大错,彭可能混杂了弱电压信号的测量,而并不只是针对理想的微电流测量,其实弱电压和弱电流测量根本就是一回事,我在以前的帖子中提到过,弱信号弱电流关键是信号源输出功率的微弱,弱信号测量其实是功率测量问题,而不是理想的电压和电流的测量。

我很早就在hellocq上了,大概是02年刚上大学的时候,也很早看到lymex的关于频率基准和电压基准的**,我感觉lymex侧重于从硬件(器件、材料、结构)上解决问题,对器件的特性了解很清楚,做事很细密很认真。不过这种做法是烧钱和烧时间的做法,(我也跟着后面烧过一段时间),这不是人人都能够玩的起玩的,而彭确实有思路的的人,他可能用普通和廉价的成本却又很好的实现。我以前也是在lymex的影响下采用的烧硬件的做法,但后来自己发现更好的方法解决弱信号的测量,大概类似彭的思路。

所以,在单纯器件、材料等问题上,可能彭稍逊风骚,但我认为彭在技术上有思想的人。

使用特权

评论回复
22
hanzhenwei| | 2011-6-27 20:08 | 只看该作者
说的都很好,大侠们讨论 ,受益匪浅啊

使用特权

评论回复
23
lymex| | 2011-6-27 21:09 | 只看该作者
那我就说得更直白些吧,PK有助于澄清。

1、4、彭大侠的误区在于不严谨(符号错误,随便引用自己不做验算);
2、彭大侠的误区在于认为PIN二极管是电压信号(实际上是电流信号、恒流信号);
3、彭大侠的误区在于认为“阻抗越高则噪音越大”这个道理也可以用在微电流检测上,因此认为高阻有害(实际上是高阻有利)。
彭大侠的误区还有一些,例如宁可选Vos低但Ib高的运放,而不是选择Ib低、Vos大的运放。

其实,要解决微弱电流检测的问题,一个在于选合适的运放,另一个是选合适的超高电阻,更主要的是选择一个合适的方法,这些对于微电流测试都不花什么钱的,也不需要多长时间,能够走出这个误区就能同时做到快、好、省。

彭大侠没有走出这些误区的最有力的证据,就是这几年他的微电流测试器一直没有改进,在几分钟的采样时间内,变动的峰峰值一直是50fA到100fA。而2007年西安理工大学的王卫勋,在他的论文里用简单的方法已经取得峰峰值10fA的结果:http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10700-2008035983.htm

彭大侠技术是过硬的、理论基础是扎实的、动手能力是超强的。如果彭大侠能走出误区,相信以他的基础,短时间做到峰峰值2fA是轻而易举的事情了。

使用特权

评论回复
24
woshixinshou| | 2011-6-27 21:40 | 只看该作者
看打架

使用特权

评论回复
25
hanzhenwei| | 2011-6-28 10:23 | 只看该作者
楼上的 不要看热闹。 高手们讨论起来是非常好的,这样我们可以学到很多东西。
难得的机会,要珍惜啊

使用特权

评论回复
26
elec921| | 2011-6-30 14:50 | 只看该作者
mark

使用特权

评论回复
27
bbyeah| | 2011-7-1 04:52 | 只看该作者
看前面的回答,lymex就是2BGVO?当年追你的电压和时间基准帖子追了很久呀

使用特权

评论回复
28
lymex| | 2011-7-1 11:54 | 只看该作者
回楼上,是我。BG2VO是我的呼号。:loveliness:

使用特权

评论回复
29
zhufd_dream| | 2011-7-1 13:38 | 只看该作者
这帖子真牛!高手之间的较量,然我收益非浅

使用特权

评论回复
30
jacky-cheung| | 2011-7-6 17:30 | 只看该作者
我是21和38度的网友,PK好,有争论才有进步。

使用特权

评论回复
31
Tom2007| | 2011-8-27 22:31 | 只看该作者
hao

使用特权

评论回复
32
pengjianxue|  楼主 | 2011-8-28 09:42 | 只看该作者
给16楼和23楼:


1,电压源与电流源是可以相互等效的,PIN管可等效为:
    (1)理想电流源I、体电阻R、二极管D、结电容Cj 4者并联
  或:
   (2)理想电压源(电动势IR)与电阻R串联,再与二极管D、结电容Cj 并联

  假设光电流I为1pA, 体电阻R为1G欧,那么等效电压源的电动势为1mV,如果运放失调电压0.5mV,
   检测误差会很大。
    PIN管体电阻的离散性很大,随温度变化很大,表面泄漏电阻随湿度和污染程度变化很大,因此检测误差是变的。

2,二极管承受存在反向电压(那怕毫伏级)时,就会有反向漏电流;承受正向电压时,就会有正向导通电流。
    例, BPW34管在25度时,反向饱和电压典型值2纳安,最大值30纳安,如果承受正向电压0.5mV,则在27度时正向导通电流典型值约38.83pA,最大值约528.5pA。
     反向饱和电流受温度影响极大,温度每升高约10度,将增大1倍。

由上可见,当检测光电流很小时,如果不采取技术,运放失调电压对测量影响很大。

  连物理等效模型都搞不清楚,又没有广泛的实践经验,怎能准确理解我的贴子?


  3,你的话“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”?
     
       按你的思维逻辑,肯定会说出这样的话。

        但正确的逻辑是:
     (1)当我们设计一个电流源时,内阻应当越高越好,理想是无穷大。
     (2)当我们测一个电流源,不能把它当着理想电流源,其内阻是有限的。

       你不只一次强调:因为电流源内阻可看成无穷大。

       但我认为:实际的电流源和电压源都不是理想的。

  4,OPA128的偏流很小,但不代表流过反馈电阻的非被测信号电流很小,1V通过1000G欧泄漏电阻流经反馈电阻的电流有1pA。
  泄漏电阻随环境变化很大,不采取技术,无法消除或降低其影响。

   所以,不只一次,不只个别人说:opa128偏流极小,用它测pA很简单。
   我说:仅凭OPA128的偏流小,是测不出pA的。
  
   没有系统概念的人,无法理解我的话。

5,做了20多年连续产品设计开发和系统工程设计的我,难道不知道元器件有后缀?
   做为微弱信号检测专家,我不知道p和P的区别?不知道我把p错打达成P?
    查查我的历史贴,我的错别字是很多的。

  用放大镜找别人的“错”,是否庸俗?

6,申明:
   关于微电流检测的技术话题,我不再参与了,重复一万遍太累,又浪费时间。道不同,不足与谋。

彭建学  上海

使用特权

评论回复
33
fenhanyunyuan| | 2011-8-28 11:05 | 只看该作者
MARK。留着以后慢慢看。

使用特权

评论回复
34
lymex| | 2011-8-28 13:08 | 只看该作者
1、楼主的第一个误区,不仅是错别字,而且还有引用别人的东西不做验算,比如10fA相当于每秒多少个电子都说错、引用电阻噪音电流公式但也不把实际例子代进去核实,这就不能用简单的错别字多来解释了吧?  
2、“假设光电流I为1pA, 体电阻R为1G欧,”这种假设是没有道理的,我估计是楼主尽管工程经验很丰富,但对于元器件的具体参数并不很了解,只看指标,不了解实际真实表现。事实上,要想测试1pA的光电流,怎么能选择1G等效内阻的光电管呢?选30G的不行吗?这等于是杀老鼠用牛刀一样。为了能够测试1pA的电流,必须选择好的光电管,这样等效内阻就增大了。这与I-V反馈法选择Rf的方式是一样的。对于光电二极管的表现,很多人的确有误解的,例如前两天我回答过一个帖子,就认为光电二极管加上反压后电流会大大增加。事实上,光电管在有光照的情况下,在一定的偏压范围内,无论正偏、反偏、零偏,光电流都基本相同,也就是说有恒流特性,这也就是楼主的误区所在。



如果因为电流小而并联电阻使得不恒流,那选择并联电阻大的光电管即可。所以我说,楼主不仅对这一点有误区,而且到现在也没有走出误区。至于楼主举例OPA128检测光电流用途有限的说法更是站不住脚的,因为OPA128就是这样设计的,用途栏里明确说明,典型电路里也有这种应用:



而实际情况下,OPA128是用途非常广、非常成功的微电流放大器,我手里就有一块8路板,反馈电阻用的是10G:




这是一款国外产品级的东西,是实实在在的应用,这也说明楼主的OPA128无用说法、高阻无用的说法,是完全站不住脚的。

最后,楼主说用OPA128做不能轻松作出0.1pA,而我的确轻松做到了,甚至做到了0.001pA以下。而我说楼主如果不用高阻,是不可能做出0.01pA的,事实也证明如此。用减少带宽的方式来达到分辨是谁都可以做到的。

希望楼主继续PK,真理越辩越明。

使用特权

评论回复
评分
参与人数 2威望 +3 收起 理由
王奉瑾 + 2
HWM + 1 有理有据。
35
linqing171| | 2011-8-28 14:05 | 只看该作者
回复34楼:事实上,光电管在有光照的情况下,在一定的偏压范围内,无论正偏、反偏、零偏,光电流都基本相同,也就是说有恒流特性

这句话是真的么?我们产品里面用的都是反偏3.3V的,前几天听一个四十四所的老师讲,无偏置也可以,一直怀疑中。

另外,说下俺的水平,俺产品是通讯用产品的附带简单功能,不会去不计成本的追求精度,能稳定的测量0.1uA到1mA就可以了。

对于精度和噪声的关系,实际测试数据,确实是当RF变大后,噪声会变大,但是精度变的更多,不过也不排除是我AD系统的固定噪声相对缩小了。

使用特权

评论回复
36
lymex| | 2011-8-28 14:12 | 只看该作者
回楼上,光电管0偏压附近具有恒流特性是真实的,我有很多光电管(在另外一个帖子里有照片),我都测试过。但条件一定是光电二极管,见我上面两个图。光电三极管一定要反偏才行。
光电二极管反偏使用,有它的道理,反偏时结电容小。不过都是短路应用的话,也都差不多。

使用特权

评论回复
37
碧天伊剑| | 2011-8-28 15:02 | 只看该作者
学习了!

使用特权

评论回复
38
pengjianxue|  楼主 | 2011-8-28 15:48 | 只看该作者
l不懂装懂, 还要误导别人,很不应该.
1, 我说了,某人也画了,光电管等效为:理想电流源(光生电流源)、二极管、分流电阻、结电容并联。

   (1)光生电流源与偏压无关,这是常识。
    但:
   (2)二极管反偏会有反向漏电流,如滨松很好的s2386-18k在10mV反偏下漏电流可达2pA
     (3)二极管正偏会有导通电流,如滨松很好的s2386-18k在0.5mV正偏下导通电流可达39fA
      例:
     (4)光电管在开路时,光电流全部流经二极管和自身分流电阻

所以,不要瞎瓣!

  2,光电管等效模型中的分流电阻其实有三项,一是管芯对电流源的分流电阻(仅与温度有关),二是管芯到引脚的电阻(该电阻很小,可忽略),三是管壳表面的泄漏电阻(与环境湿度和温度及污染都有关)。
   手册中一般只给出分流电阻与温度的关系。
    分流电阻受温度影响极大,如滨松很好的s2386-18k在-20度到70度,分流电阻变化范围为600M欧~10T欧,    50度分流电阻约3.5G欧,即便不考虑湿度和污染影响,假如运放失调电压0.5mV,会产生0.143pA误差。

3,综合以上两点,说明用失调电压较高的运放测光电管光电流,如没有合适的技术,测量能力有限。

4, 测量微弱信号,环境条件影响极大,必须要考虑。工艺是必须的,但根本是需要技术。

5, 这是论坛,写错说错难免,不要咬文嚼字

6,  说实在的,某些人搞的东西,在我看来就是一堆垃圾

彭建学  上海

使用特权

评论回复
39
lymex| | 2011-8-28 18:35 | 只看该作者
论坛也不可以随意说吧?说谁瞎掰,应该指出到底是哪句话瞎掰才对吧?比如像我这样引用才对,红线这句话才是真正的瞎掰:


不是随便引用的,难道是楼主自己算的?那楼主的数学水平可见一斑,再说出别的数字来还有谁敢轻易相信。

可以分辨0.001pA的垃圾,也对,因为过几天我就要拆了。其实我做的那个东西并不是为做而做,而是在于公开一种方法,打破超微电流的神秘感,让更多的人认清微电流的真实面目,这恰恰触及了楼主的痛楚吧?

相反,只能分辨0.1pA,技术不公开,实现起来非常复杂的东西,有在论坛介绍的必要么?除了推销外还能是啥?那也用不着通过打压成熟的微电流测试方来提升自己吧?争取做到0.1pA量程的说法整整有3年了吧?怎么还没做出来?用降低带宽的方法来提高分辨算什么本事?


话又说回来,楼主不参与微电流话题也好,因为:
1、以免给别人造成更多的误区。
2、楼主的微电流产品,只能介绍表面的指标,不能披露技术细节,对论坛没有意义。
3、楼主的产品只能分辨到0.1pA,与国际上早已成熟的产品的0.0001pA相差很远,落后很多。

使用特权

评论回复
40
pengjianxue|  楼主 | 2011-8-28 19:03 | 只看该作者
10的-14次方/(1.602*10的-19次方)/1000=62.4, 我多打了个1,变成162,竟成为辫子。


我怎么遇上鬼了!
简直是在跟无知的自恋狂徒对话!

希望你能检测0.01mV流过10G欧电阻的电流(0.001pA), 并且来个自动量程,最大量程0.1A, 让我见识见识。


彭建学  上海

使用特权

评论回复
发新帖 我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则