图解DIY 1pA超微电流测试器

只看该作者 · 2011-8-3 01:26

老大跑21IC来了:victory::victory:

只看该作者 · 2011-8-3 09:07

大牛！！！

只看该作者 · 2011-8-3 10:49

骂死也不顶帖的，顶一个！

只看该作者 · 2011-8-4 10:46

顺便说一句，4910的PWM滤波，是7阶有源的，很强大。

只看该作者 · 2011-8-5 23:32

从hellocq到广坛到38hot再到21ic等等论坛一直见到lymex的身影，lymex详尽的公布他的制作、心得、不厌其烦的回答和探讨，让人获益匪浅，在21ic上少有人如此做到，lymex写了一系列电压电阻时间基准计量等方面的**， ...
hartcomm 发表于 2011-7-6 00:02

确实如此，我一直以为测试微弱电流是个非常困难的事（问过一些搞电子的人,也看了很多论坛），没想到在这里找到了详细的解决办法，而且比较简单（还没有动手做）。
希望lymex能够多发类似的帖子，造福全人类!

只看该作者 · 2011-8-7 00:16

本帖最后由 ffxb 于 2011-8-8 12:10 编辑

楼主好.
在一篇弱电流放大讨论帖里看到 Wei 对限制系统带宽的无源因素解决方法是：
……可选择分布电容小的电阻，或多个小阻值电阻串联；或在运放输出串接相对Rf的低值电阻Rd，并在Rd与Rf的接点对地并联补偿微分电容Cd。信号仍然从运放输出端引出。当Rf*Cf=Rd*Cd时，限制系统带宽的主要无源因素似乎可以抵消。
能指教一下原理吗？Rd低值范围是多少？，谢谢。

只看该作者 · 2011-8-8 11:48

楼主您好。我是个菜鸟，弱弱的问：您给出的测试电路，是怎么实现调零稳零呢，还有调零的时候信号输入端是对地短接还是悬空呢？

只看该作者 · 2011-8-8 11:52

顶顶

1万 · 2011-8-8 12:13

路过，为什么我0402的焊盘和下一层地（层间距8mil）的寄生电容都有10pF，而楼主那么大个东西才4.7pF？

只看该作者 · 2011-8-8 13:39

赞一个，很妙

只看该作者 · 2011-8-8 13:55

mark

只看该作者 · 2011-8-8 14:43

楼主好.
在一篇弱电流放大讨论帖里看到 Wei 对限制系统带宽的无源因素解决方法是：
……可选择分布电容小的电阻，或多个小阻值电阻串联；或在运放输出串接相对Rf的低值电阻Rd，并在Rd与Rf的接点对地并联补偿微分电容Cd。信号仍然从运放输出端引出。当Rf*Cf=Rd*Cd时，限制系统带宽的主要无源因素似乎可以抵消。
能指教一下原理吗？Rd低值范围是多少？，谢谢。
ffxb 发表于 2011-8-7 00:16

Wei是微电流高手，他的评论我也看过。根据他的说法，限制微电流测试的分成有源器件的限制（例如运放）和无源器件的限制（例如电阻的分布电容）两部分。Rf和Cf是并联的，在反馈途径上引入了超前因素，因此他采用相同时间常数的Rd和Cd，构成滞后因素，使得补偿后的幅频特性为平坦。
但是，有另外两个因素必须考虑：
1、在输入电容比较大的场合，例如某些大面积的光电二极管的接入，电缆的接入，会引入较大的输入电容Ci，引起回路滞后，甚至引起震荡。解决的办法就是加大Cf，引入超前机制，这样难免使得系统带宽受到影响，此时就不能再增加Rd和Cd了。即便没有外部的输入电容的引入，运放本身和输入岛都具备一定的Ci，因此Cf有时不是要减少，反而要加大，就像我增加了一个4.7pF的DIY电容一样，用于必要的补偿。
2、理论上，任何一个微电流，在特定的源内阻的场合下，必定存在一个最大带宽，或则存在一个上升时间限制。也就是说，这个理论极限是不可能突破的。例如在100M下测试1pA电流（电流噪音0.1pA），带宽不可能超过60Hz的。因此，追求更大的带宽是没有意义的。

只看该作者 · 2011-8-8 14:55

楼主您好。我是个菜鸟，弱弱的问：您给出的测试电路，是怎么实现调零稳零呢，还有调零的时候信号输入端是对地短接还是悬空呢？
anceyfang 发表于 2011-8-8 11:48

我这个电路没用调零，因为Vos和Ib都不大，也比较稳定。有零点偏差，我是记下，然后采集后用数字的方法减掉。

调零的方法，见169楼。

调零的时候，要开路。仪器的外部电缆要取下，代之以屏蔽帽，BNC的用这种：

只看该作者 · 2011-8-8 14:58

路过，为什么我0402的焊盘和下一层地（层间距8mil）的寄生电容都有10pF，而楼主那么大个东西才4.7pF？
linqing171 发表于 2011-8-8 12:13

一方面，我那个特富龙的电缆，皮还是比较厚的；另一方面，您测试得到10pF，去掉电缆的电容没有？否则就是两层之间的绝缘太薄了，或者寄生电容是较大的焊盘的、甚至包括了某些走线。

只看该作者 · 2011-8-8 17:26

没想到楼主这么快就给我回复了，谢谢您，这对我很有用，也让我看到了一丝希望！哎，只能得寸进尺啦，希望您继续能给我一些建议！这是我最近的一个项目，现在的问题是用1,5脚之间的vr3调零总是不稳定，而且输出端电压摆幅特别大。是因为没用屏蔽帽吗？我现在没有屏蔽帽，如果没有用那应该是调零偏差呢，还是调零不稳呢？把vr3取下，用r6和w102,w101调零是可以调零，但是如果像您电路图中的，把保护用的电阻r1串到运放的2脚和r6中间，调零根本不起作用。输出电压也很大。这是我参考一块很老很老的板子画的，他的原图也是和您的图一样r1放在运放2脚和r6中间。对于r1的位置能说说您的看法吗

只看该作者 · 2011-8-8 17:37

100G电阻~~~~这个也太~~

1万 · 2011-8-8 17:51

一方面，我那个特富龙的电缆，皮还是比较厚的；另一方面，您测试得到10pF，去掉电缆的电容没有？否则就是两层之间的绝缘太薄了，或者寄生电容是较大的焊盘的、甚至包括了某些走线。 ...
lymex 发表于 2011-8-8 14:58

我的产品时这样的，频谱分析仪出光->光信号进来到我的板子->电信号出来到频谱分析仪。
当加一个焊盘后，频谱的变化和加8~10pF的电容等效。
这能说明问题么？

只看该作者 · 2011-8-8 19:40

没想到楼主这么快就给我回复了，谢谢您，这对我很有用，也让我看到了一丝希望！哎，只能得寸进尺啦，希望您继续能给我一些建议！这是我最近的一个项目，现在的问题是用1,5脚之间的vr3调零总是不稳定，而且输出端电 ...
anceyfang 发表于 2011-8-8 17:26

首先，AD515的Ib大了些，因此保护电阻用10M就太大了，我用更小Ib的IC也就用了1M，您这里应该换成100k的，然后就可以把这个电阻像我那样串在IC的2脚。

其次，VR3用47k也太大了，改用4.7k试试。采用VR3调零的时候，要把R5短路（可以用一根细导线绕在C4的两个脚上），调节好后再正常接好。这个VR3的调零一般无需经常调节，一次性调节完毕以后就不再动了。

最后，R6下面的调节部分也有问题，调节范围太大了，而且不是地电位稳定的。可以参考这个电路，来自AN-240，把那个100M换成你的10G即可：

只看该作者 · 2011-8-8 19:47

补充：调零的时候是先调节VR3，然后才是R6下面的调节。
调节R6下面的电位器的时候，肯定会有干扰。一般要装好机壳，只露出调节孔，用非金属改锥进行。调节后要离开再看读数。

另外，不知道您的电路里，为什么运放的输出没有直接用，而是10：1分压？如果不需要那么高的输出，可以把两个10G电阻改成1G，那样会轻松许多，同样可以分辨几fA的输入。

还有，C5不能去掉么？

只看该作者 · 2011-8-8 19:50

100G电阻~~~~这个也太~~
ssy250 发表于 2011-8-8 17:37

100G电阻可以让电流分辨轻松达到3fA。如果不需要这么高，就可采用较低的电阻，例如1G的话可以分辨30fA、100M的话可以分辨0.03fA。

图解DIY 1pA超微电流测试器

以坛为家

涓涓之细流

技术高手奖章

无冕之王奖章

湍急之河流

七世轮回

技术领袖奖章

奔腾之江水

技术导师奖章

十世金身

常驻人口

技术新星奖章

沉静之湖泊

社区建设奖章

欢快之小溪