图解DIY 1pA超微电流测试器

只看该作者 · 2011-6-30 18:31

本帖最后由 xyz549040622 于 2014-12-27 22:05 编辑

首帖修改一下，增加目录
00、前言
01、电路图及说明
02、仿真
03、准备材料、元件
04、元件布局
05、制作输入隔离岛
06、输入岛岛芯的制作
07、元件安装和焊接
08、反馈电容制作
09、安装完成
10、初步测试
11、初步采集
12、运放的说明
13、超高阻的说明
14、数据采集的说明
15、用微电流源进行测试
16、如何衡量一个微电流测试器的好坏
17、商品微电流测试仪都是怎么做的？
18、热电动势和噪音
19、测试温度系数
20、宇宙射线？
21、微电流测试的误区
22、学习微电流检测技术的一种方法
23、微电流测试仪有什么用？
24、德国的微电流板分析
25、DIY 1pA的对比和总结
26、如何测试低频噪声
27、微电流下一步
28、参考书
29、参考**/电子文档
30、参考设备及手册
31、后记

00、前言
微电流在探索、测试、研究领域，用途广泛，是打开电子测试微观领域的一把钥匙。人类探索微观电流世界的过程从pA级到fA，再到aA，现已经进入单个电子时代。
人们往往认为，DIY一个1pA测试器是需要经历巨大挑战的。本文试图说明，通过适当的方法和传统而简单的成熟技术，不仅可以很好的解决了测试1pA的问题，同时可以把测试下限做到1fA以下，进入aA领域。

01、电路图及说明
用电池供电，微功耗设计；
电池选9V，用低压差低功耗的HT7150三端稳压成5V，自耗电<4uA；
然后用双运放的一半，把5V分成±2.5V双电源，这部分耗电<22uA；
R3和R4把-2.5V分压成100mV作为标准电压，由R5=100G提供测试用的1pA标准电流。这部分耗电5uA；
最后，双运放的另一半接成经典负反馈I-V转换电路，这部分耗电16uA；
运放采用LMC6062AIN，很便宜的东西，典型Ib=10fA，典型Vos=100uV，耗电32uA；
运放也可以用LMC6042AIN，很便宜的东西，典型Ib=2fA，典型Vos=1000uV，耗电20uA；
R6提供保护，不至于因偶然输入过压而导致运放损坏；
R7是反馈电阻，C4是反馈电容，用于抵消输入电容的影响，提高响应时间，同时也与R7一起提供一定的时间常数。
合计耗电<47uA，一节9V充电电池（350mAh）可以使用7000多个小时。如果换用LMC6042AIN，总耗电<35uA，电池可以使用10000小时。

只看该作者 · 2024-11-2 23:04

本帖最后由 wjerry 于 2024-11-2 23:07 编辑

13979674824 发表于 2024-2-22 08:22
有微电流检测芯片吗？

并不需要专门的为电流测试芯片，所有的微电流测试都是用放大器和采样电阻，只要改变采样电阻，就可以改变测量范围。
例如，原来使用1Ω作为采样电阻，测量范围是1mA~2A，那么，只要把采样电阻换成1KΩ，测量范围就变成了1uA~2mA

只看该作者 · 2024-2-28 15:16

mark

只看该作者 · 2024-2-22 08:22

有微电流检测芯片吗？

只看该作者 · 2024-2-22 08:22

有微电流检测芯片吗？

只看该作者 · 2023-11-28 19:30

mark

只看该作者 · 2022-6-12 01:31

wzy521 发表于 2022-4-19 17:42
问下：你用的大红袍是RI40还是RI80的？

RI80 淘宝有，后面我发现并不需要用到那么大，对于我的信号来说。

只看该作者 · 2022-4-19 17:42

lee409984507 发表于 2022-4-6 10:30
我这个问题找到了，我的示波器没有接地，然后1KHZ的信号应该是示波器内部的参考信号带出来的，而且饱和了 ...

问下：你用的大红袍是RI40还是RI80的？

只看该作者 · 2022-4-17 21:05

lee409984507 发表于 2022-4-6 10:30
我这个问题找到了，我的示波器没有接地，然后1KHZ的信号应该是示波器内部的参考信号带出来的，而且饱和了 ...

恭喜！下一步就是处理工频干扰信号了

只看该作者 · 2022-4-6 10:30

本帖最后由 lee409984507 于 2022-4-6 11:00 编辑

wzy521 发表于 2022-4-1 15:56
我也设计了一个，跟版主的有点区别，测出来的电压上下无规律跳动！没找到原因 ...

我这个问题找到了，我的示波器没有接地，然后1KHZ的信号应该是示波器内部的参考信号带出来的，而且饱和了，所以用示波器测不出来，将示波器进行接地后，选择平均值，就和万用表比较接近了，跳动的问题，我将那种大红袍100G电阻替换成贴片电阻后解决，但是还是有50HZ的干扰信号。
另外，干扰信号工频干扰带进来的，50HZ。

只看该作者 · 2022-4-1 15:56

lee409984507 发表于 2022-3-9 20:31
佩服老师
老师，我按照您的方法用LMP7721搭了个电路，但是发现用7pa的时候用直流档测量出来再0.7v左右跳动 ...

我也设计了一个，跟版主的有点区别，测出来的电压上下无规律跳动！没找到原因

只看该作者 · 2022-4-1 14:34

各位大神，最进在做小电流采样项目，用两个运放做跟随器做电源使用，DAC1和V_DAC2_OUT分别来自单片机和基准源。
J1是连接器，CE和I_AIN0之间是大约2.2M的负载，一共要采集8组，我只画出来其中一组，其他7组相同的电路。AIN0连
接到24位AD采集芯片。现在的问题就是刚开始系统可以正常工作，但是在工作一段时间（工作大约10-20分钟，实际整个
工作时间约30分钟）左右时，AD芯片采集的电压就慢慢下降，我们现有条件只能测到AIN0这里的数据和AD芯片采集的数
据是相符的，说明问题点在于AIN0之前。换个TI的高精度芯片也会出现同样的情况。请大神帮忙各抒己见，帮忙找到核心
问题点，困扰了两周了，谢谢！

只看该作者 · 2022-3-19 21:47

非常敬畏楼主的水平和毅力，DIY应该是一种精神，在这个物欲横流的时代难得的精神

只看该作者 · 2022-3-19 21:31

根据lymex大神的电路实际去做的人是非常多的。
有人成功了，不幸的是，失败的更多，各种各样的问题都有。
虽然lymex将细节已经说的十分明确了，动手基础不够扎实的，稍有不慎，还是会有很大失败的可能。
这种超精密的模拟电路，是十分考验细心和耐心的。
说老实话，看起来这么一个简单的东西，我零零碎碎居然花了2年时间才成功的。。。。

只看该作者 · 2022-3-9 20:31

本帖最后由 lee409984507 于 2022-3-19 18:03 编辑

佩服老师
老师，我按照您的方法用LMP7721搭了个电路，但是发现用7pa的时候用直流档测量出来再0.7v左右跳动，用交流档测量不会跳动，用示波器测量却是一个1kHz的方波，调节输入电流，波形没有发生变化，但是万用表的数值会产生变化，请教是什么原因。