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图解DIY 1pA超微电流测试器

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楼主: lymex
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运放的偏流影响很大,所以必须选择偏流很小的IC。输出电压=-(偏流+输入电流)*反馈电阻+输入失调电压+通相输入端电压,因反馈电阻很大,所以偏流稍微大点输出就会飘出很多。

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o_qi| | 2011-11-28 21:31 | 只看该作者
很好的**和讨论,我这里有个问题请教一下,做多路的微弱电流测量,在实际布电路板时,地如何布置好?

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o_qi| | 2011-11-28 21:36 | 只看该作者
补充一下,我这里还没有到楼主的1pA级别,100pA差不多,共7路光电电路,在多路布局时,如何考虑其互相影响,我在电路板上不了大片的地,但用手靠近,或解除外部金属壳还有点影响。

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lymex|  楼主 | 2011-11-28 22:27 | 只看该作者
回楼上,100pA级别的,电路板漏电影响不大了,除非电路板赃了。为了减少漏电,要把与运放负极相连的所有元件,作为一个独立的部分,也就是输入岛,周围用环状的双面布线并接地,形成等电位屏蔽。

用手靠近有影响是自然的,需要有金属外壳、外壳接地。

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lymex|  楼主 | 2011-11-28 22:29 | 只看该作者
感谢热心的楼主和luyuchajing的建议!
...  楼主,ad515漏电流大,会造成这样的现象吗?
anceyfang 发表于 2011-11-28 08:27

的确如此,因为漏电流直接流过大阻值的反馈电阻的,产生的不确定电压就是输出电压。

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anceyfang| | 2011-11-29 09:46 | 只看该作者
明白楼主和luyuchajing的意思了。公式怎么得来的,我还要再看看模电的书。另外,最近实验过程中,这个ad515坏掉好几个了,如我前面所述,有的是满量程输出,有的是输出端有一定的电压,验证一下运放此时已经没有放大能力。操作过程中,运放供电电源是没有问题的,难道输入电流过大会造成运放损坏吗,我的datasheet里没查到对输入电流有说明。

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lymex|  楼主 | 2011-11-29 11:41 | 只看该作者
想问一下AD515是什么渠道购买的?
运放损坏我很少碰到,即便都说CMOS运放怕静电,但也都有保护,也许AD515的FET输入很脆弱?
输入电流,就是INPUT BIAS CURRENT。

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anceyfang| | 2011-11-29 15:11 | 只看该作者
ad515是在淘宝买的,是拆机的,看来买来的零件有几个是坏的,有几个是做了实验后损坏了

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o_qi| | 2011-11-29 15:14 | 只看该作者
谢谢楼主解答。继续摸索。

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aiyatnnd| | 2011-12-1 14:59 | 只看该作者
实在是好帖,lymex您真伟大,谢谢您的经验分享。

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hk_lck| | 2011-12-1 21:16 | 只看该作者
高手啊

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hanzhenwei| | 2011-12-10 14:38 | 只看该作者
输入隔离岛 是起到什么作用的?

似乎把bnc插座 给破坏掉了?

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lymex|  楼主 | 2011-12-11 17:29 | 只看该作者
输入隔离岛,就是个等电位区。
BNC插座得到了新的用途。

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lijianjiangsu| | 2011-12-15 14:36 | 只看该作者
做的东西最近遇到了头疼的问题,lymex能不能帮忙看一下。
下面的图是一个恒流源、测量电流一体电路,恒流部分利用仪表运放的特性Vo - Vref = Vs - 0,
即 I = (V1 - V2) /R1= Vs/R1 , 电路中间的电阻RL是在外面接的,上下有两个模拟开关(由于此部分电路太大,这里示意的画一下),当给电压Vs时,所有开关均闭合。
    问题是,当RL接1M已下电阻时,R3两端电压很快达到RL*I,但是当RL达到100M,甚至1G时,需要很长时间RL两端电压(V3、V4送仪表运放测量)才能达到RL*I(RL接1G电阻时需要十几分钟),而且奇怪的是当开机时Vs = 0,V1 = V2 ,但不等于0,可能达到几伏(RL越大,数值越大),随着时间会慢慢的往下降,和加Vs上升的速度差不多,我怀疑是三个模拟开关漏电造成的(MAX4602典型值为0.01nA,最大0.5nA),但是为什么会将降下来呢?

电路图1.JPG (82.19 KB )

电路图1.JPG

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lijianjiangsu| | 2011-12-15 14:39 | 只看该作者
上面的"R3两端电压很快达到RL*I"中的R3应为RL.

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xxdcq| | 2011-12-15 16:10 | 只看该作者
100G 电阻
从来没见过啊!

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lijianjiangsu| | 2011-12-15 17:12 | 只看该作者
这是我用示波器测V1点的电压波形,晕死了。两张图中RL都是1G,第一张是开机时V1点电压随时间的变化,第二张图是电压降下后Vs加5mV电压,V1点随时间的变化,V1 = V2+5mV没错。看图形很像是电容充放电,但是寄生电容不会这么大啊。

开机V1电压.JPG (15.1 KB )

开机V1电压.JPG

R1=1M,RL=1G,Vs=5mV.JPG (15 KB )

R1=1M,RL=1G,Vs=5mV.JPG

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lijianjiangsu| | 2011-12-15 17:20 | 只看该作者
第一幅图电压陡升到20几伏,ina114仪表运放饱和输出了,不知道为什么。

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lymex|  楼主 | 2011-12-15 19:23 | 只看该作者
这个现象,很可能与V3、V4后面接的仪表运放有关。如果也是用INA114 的话,Ib最大可能有2nA,太大了。1G电阻在1V下也就是1nA。模拟开关最大漏电0.5nA,是次要原因,毕竟开关的建立时间会很短。
至于为什么V1会随时间缓慢变动,也许与仪表运放的保护电路有关,造成Ib缓慢变化。

另外,我不理解楼上为什么要做成这样的电路。如果是恒流源,那RL只用很小就可以,目的在于提供一种电流源的验证手段,最后要短路掉。如果是用RL提供测试电流,那么RL的上端提供电压源即可。

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lijianjiangsu| | 2011-12-16 08:22 | 只看该作者
V3,V4送INA121(偏置电流典型值4pA,最大值50pA),这个电路RL是未知的,我们接1G电阻只是想测试我们这个电路测试高阻的能力。还有一点就是我把R1换成100K,10K时,RL两端电压能很快升起来,即加大电流值,建立时间与R1阻值成正比,直到ina114输出电压饱和。

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