[Plain 168]

25 минут назад, haker_fox сказал:

как с помощью TIA померить 10 пА?

Во-первых, не 10 пА, а в 1 / (15% / 3) раз меньше, что при 10 МОм означает МЗР 5 мкВ, если в лоб, либо имеющийся 12-разрядный и на его входах переключаемый декадный усилитель или просто цепь х10 таких, а во-вторых, сигнал должен быть оцифрован без искажений, т.е. с учётом амлитуды шума, этим и занимается схема смещения.

 

После 100 нА подключается источник тока, а усилитель может работать простым компаратором, т.е. создать сравнивающий АЦП, подавая на измеряемое сопротивление пилу напряжения.

[НЕХ 4]

8 hours ago, haker_fox said:

Вах, я ведь именно книжки хорошие и просил в начале топика

Прошерстите вдоль и поперек сайт https://xdevs.com/

[rudy_b 1]

On 2/18/2022 at 7:02 AM, haker_fox said:

Простите, а FR-4 для таких применений при условии использования охранных колец, нелакировки платы, неиспользовании маски над кольцами, вообще не годится?

Трудно сказать что будет при ваших токах. Утечки по поверхности преодолеваются, но вот влажность дает утечки внутри. Гораздо лучше поставить один ввод на изоляторе и забыть про все это.

Сброс интегратора - геркон, никакие иные ключи не проходят по утечкам.

[haker_fox 60]

54 minutes ago, rudy_b said:

Гораздо лучше поставить один ввод на изоляторе

Не порекомендуете ссылочку на магазины с такими вещами? Как всегда, критерий: дёшево и качественно...

И что можно для макета использовать, из чего можно изготовить самостоятельно такой изолятор, чтобы в ближайшем магазине купить?

55 minutes ago, rudy_b said:

но вот влажность дает утечки внутри.

Это действительно акутально, т.к. прибор полевой.

[HardEgor 63]

3 часа назад, haker_fox сказал:

И что можно для макета использовать, из чего можно изготовить самостоятельно такой изолятор, чтобы в ближайшем магазине купить?

http://www.z-mars.ru/  изоляторы

[iliusmaster 5]

Ниже 1пА Keithley правильно измерять не умеют. 

Если интересно, то посмотрите как сделан В7-45.

Его характеристики:

 

• Измерение тока от 100нА до 10аА.
• Измерение зарядов от 1E-6C до 5E-16C.
• Предельная погрешность измерения сверх-малых токов <25% при токе >40аА.
• Погрешность измерения тока на диапазоне 1фА 10+0.6%.
• Погрешность измерения тока на диапазоне 10фА 4+0.5%.
• Погрешность измерения тока на диапазоне 100фА 2.5+0.1%.
• Среднее квадратическое значение шума 2аА.
• Нестабильность нуля за 24ч не привышает 10аА.

[haker_fox 60]

6 hours ago, iliusmaster said:

Ниже 1пА Keithley правильно измерять не умеют. 

Простите, это как?

6 hours ago, iliusmaster said:

Если интересно, то посмотрите как сделан В7-45.

Читал про это чудо! Там ведь резонансный конденсатор используется. Сейчас такое трудно сделать.

[haker_fox 60]

On 2/18/2022 at 5:33 PM, iliusmaster said:

2. Сопротивления обратной связи с которыми можно удобно работать : 100МОм, 1ГОм.

А что делать с тепловыми шумами резистора? Резать полосу фильтром? При комнатной температуре резистор 100 МОм будет давать шум около 40 мкВ в полосе 1 кГц... Хотя, если я правильно понял, тепловой шум имеет нормальное распределение. Соответственно, SNR можно повысить простым усреднением выборок в sqrt(N) раз. Где N- количество выборок, а sqrt - корень квадратный. Правильно ли я мыслю?

[_pv 52]

 

9 hours ago, haker_fox said:

Читал про это чудо! Там ведь резонансный конденсатор используется. Сейчас такое трудно сделать.

https://sci-hub.hkvisa.net/10.1088/1361-6501/28/3/034013

не 2 аА шумов конечно как у В7-45 (в каких условиях? 0.01Гц), но не сильно и хуже, учитывая "однокристальность" исполнения за 10$.

[rudy_b 1]

16 hours ago, iliusmaster said:

В7-45

Спасибо, отличная ссылка. Но, на самом деле, эта разработка слизана с немецкого электрометра, названия уже не помню. Мы с ним работали в конце 70-х. Он работал от 1e-18, но время измерения на младшем диапазоне - порядка 100 сек.

 

Но это именно "по мотивам", использован только принцип, разработка своя. И это действительно самая лучшая схема.

 

10 hours ago, haker_fox said:

Правильно ли я мыслю?

Нет. У вас одно измерение в несколько секунд. Полоса частот - десятые и сотые герца, соответственно шум ниже.

Но, в любом случае, резистор применим только при бОльших токах. Для малых токов лучше использовать интегратор.

На младшем диапазоне вполне можно использовать воздушную емкость с минимальными утечками.

Пусть у вас ток 10 пА (1e-11), время измерения 10 сек и выходное напряжение 1 В. Тогда емкость в интеграторе -

C = I*T = 1e-10, т.е. 100 пФ (Q/C=1 В -> C=Q; Q=I*T=1e-11*10=1e-10).

 

[rudy_b 1]

21 hours ago, haker_fox said:

из чего можно изготовить самостоятельно такой изолятор

Легко делается из фторопластовой втулки с отверстием + кусок медной луженой проволоки с диаметром немного большим отверстия.

В печатной плате делается отверстие с диаметром равным наружному диаметру фторопластовой втулки. После "вбивания" керна (проволоки) конструкция надежно фиксируется в плате.

 

Если перфекционист - во втулке прорезается неглубокая канавка ширина которой равна толщине платы и отверстие в плате делается под нее.

 

Да, и по поводу

On 2/16/2022 at 10:38 PM, dpss said:

и не вздумайте делать на фторопластовой основе. Он реагирует на пролет частиц космического излучения.

Это фейк (ну почти). Космическое излучение создает проводимость (свободные электроны и ионы) абсолютно во всех изоляторах, в том числе и в алмазе (есть специальные детекторы на алмазе). Но вероятность таких событий пренебрежимо мала.

 

И второе - образование такой проводимости (свободных зарядов) влияет (создает ток утечки) только если к промежутку приложено напряжение. В данном случае напряжение равно нулю (виртуальный ноль опера).

 

[iliusmaster 5]

1. Шумы входа обрезаются фильтром. Вам так и так полосу зарезать. 
2. До 10 пА вполне можно обойтись TIA, от 10 до 0,1 пА я бы думал про интегратор. Ниже 0,1 пА - динамический резонансный конденсатор.

3. Для решения задачи построения TIA или интегратора сейчас можно использовать LMP7721, LMC6041, ADA4530, без танцев с подбором пар JFET.

Главное не забыть про компенсацию смещения и цепи автокалибровки.

 

[haker_fox 60]

30 minutes ago, iliusmaster said:

LMP7721, LMC6041, ADA4530

У меня шальной вопрос: а нельзя ли использовать для этого TL082, скомпенсировав смещение при "оторванном" входе? Т.е. отключать вход TIA от измерямой цепи, выставлять смещение -> 0, затем подключать входную цепь, и проводить измерение? В Micro Cap вроде как получилось. Но я не уверен, что так будет работать, иначе бы не выпускались ОУ с фемтоамперными входами.

1 hour ago, rudy_b said:

Легко делается

Спасибо за совет)

[iliusmaster 5]

Можно конечно и TL082.
Только 1*10^8 Ом(100МОм) * 8*10-9 = 800мВ смещения. Если же 1ГОм, то 8В. А потом вы познаете, что входной ток этого ОУ меняется в 2 раза на каждые 10С, и у вас получилось помимо измерения сопротивления изоляции неплохо измерять температуру.

 

[haker_fox 60]

3 hours ago, iliusmaster said:

А потом вы познаете

Да не, я только принципом интересуюсь. Что в принципе такое возможно. Потому, что кроме смещения может быть есть какие-то другие нюансы. Естественно, я не собираюсь ставить TL082. Но, поскольку электрометрия для меня дело новое, решил вот разведать со всех сторон.