[NewMaestro 0]

Приведенные Вами расчёты дифференциального сопротивления не вполне корректны для данного случая. По крайней мере потому, что автор топика объявил: его щупы не являются дифференциальными.

 

Да? Я такого заявления не видел.

Я видел как автор топика на вопрос о входах АЦП ответил - "сингл моде". Так это вполне приемлемо. Выход-то у описанного измерительного усилителя как раз common mode.

 

Кстати, это были не расчеты. Это была оценка.

 

 

Кроме того, не следует забывать, что приводимые в DS входные токи ОУ не определяют однозначно входного сопротивления усилителя и наоборот.

 

Согласен.

В даташитах Rвх.диф приводится не всегда. А если приводится, то я так полагаю не для всего диапазона, а для малых сигналов, т.е. близких к нулю, что вполне годится для оценки.

 

А на вопрос, что считать электрометрическим усилителем, вряд ли есть количественный ответ.

 

Видимо да.

...Но я думаю, Вы согласились со мной в том, что понятие "электрометрический" существовало в нашей стране задолго до того, как монстры мировой полупроводниковой индустрии изобрели столь высокие технологии, которые позволили снизить входные токи ОУ до сотых долей пикоампер.

Изменено 1 июня, 2007 пользователем NewMaestro

[=AK= 12]

Эти понятия я как раз не перепутал и они, кстати, друг другу не противоречат.

Согласен, что не противоречат. Электрометрический усилитель может быть инструментальным. А может и не быть инструментальным. Вполне ортогональные понятия.

 

Инструментальный усилитель - это прежде всего точный усилитель, погрешности которого малы для решаемой задачи. Электрометрический усилитель - это прежде всего усилитель с малыми входными токами (включая токи утечки).

 

Если измерительный усилитель, приведенный на схеме имеет импеданс, например, 10 ГОм, то при 5 вольтах на входе входной ток составит 500 пА.

Импеданс как правило измеряется на переменном токе, часто - на частоте 1 кГц. Это специально делается для того, чтобы исключить токи утечки и токи смещения входных каскадов.

 

А вообще импеданс такой схемы определяется в основном K и Rвх.диф. примененных усилителей.

При довольно обычных параметрах K=10e5 и Rвх.диф=1 МОм отдельных ОУ, импеданс результирующего измерительного усилителя получится исключительно высоким - в районе 70 ГОм. (!) Т.е. при тех же 5В входной той ток будет около 70pA. Теперь достаточно?

Нет, недостаточно.

Ток смещения, который требуется входному транзистору, остается неизменным при любой глубине обратной связи. Поэтому, несмотря на высокий входной импеданс, усилитель с биполярными входными транзисторами будет непригоден для применения в качестве электрометрического. Хотя в качестве инструментального будет прекрасно работать в большинстве применений.

 

Кстати, я не с потолка этот термин взял. Слово "электрометрический" применялось к данной схеме измерительного усилителя доцентом, который меня в иснтитуте учил. :-)

Это не диво. Среди доцентов много халявщиков, наплевательски относящихся к использованию терминов и весьма посредственно разбирающихся в предмете.

[NewMaestro 0]

Импеданс как правило измеряется на переменном токе, часто - на частоте 1 кГц. Это специально делается для того, чтобы исключить токи утечки и токи смещения входных каскадов.

 

И для того чтобы учесть паразитную емкость?? :-)

Не буду спорить. Не знаю точного ответа.

Может быть кто-то измеряет на 1кГц, в том числе и Вы, а Texas Intsruments похоже нет. По крайней мере в документе Understanding Op Amp Parameters (sloa083) про переменный ток ничего не сказано.

 

Ток смещения, который требуется входному транзистору, остается неизменным при любой глубине обратной связи.

 

Логично.

 

Поэтому, несмотря на высокий входной импеданс, усилитель с биполярными входными транзисторами будет непригоден для применения в качестве электрометрического. Хотя в качестве инструментального будет прекрасно работать в большинстве применений.

 

Чего-то я наверное не догоняю.

"будет непригоден для применения в качестве электрометрического" - т.е. пустит по своим входам недопустимо большие токи. Да?

"Хотя в качестве инструментального будет прекрасно работать в большинстве применений" - т.е. обеспечит высокую точность. Так?

 

Что-то здесь не совсем то во втором пункте. Я понимаю так, если при измерении сигнала с высокоомного источника ток смещения входных каскадов оказался недопустимо большим, то и о точности уже говорить не придется, так как в сигнале появится ошибка.

Т.е. выходит, в таком случае, усилитель не только не электрометрический, но и не инструментальный уже.

 

Скажу честно, до сегодняшего дня я думал, что измерительным (инструментальным) называется не тот усилитель, который точно меряет, а тот, который оказывает пренебрежимо малое влияние на источник сигнала, т.е. усилитель с очень большим входным импедансом. Вопрос точности - это дело второе. Точность обсуждаемого измерительного (инструментального) усилителя зависит от того на каких ОУ он построен. По моим понятиям характеристикой точности ОУ является Uoffest т.н. напряжение смещения. Если взять прецизионные ОУ с Uсм несколько десятков мкВ, то и инструментальный в итоге получится точным. А если взять стандартные ОУ с Uсм, например, 5мв, то и инструментальный по точности получится так себе... Но при этом импеданс его все равно будет исключительно большим. Между импедансом и точностью, в общем-то, прямой связи нет.

 

Вообще логично, конечно, что даже при имедансе измерительного (инструментального) усилителя в десятки ГОм (это ведь диф.импеданс) входным каскадам необходимо начальное смещение. И, очевидно, что чем оно меньше, тем меньше ошибка.

 

Созрел впопрос: Представим, что ко входу измерительного ( инструментального) усилителя подключили, например резистивный мост, цепи питания которого гальванически развязаны от цепей питания усилителя. Диф. импеданс десятки ГОм. Следовательно диф. ток будет мизерным, а тока смещения во входных каскадах не будет вообще. Откуда ему взяться?

Получается, что такая схема просто не будет работать (или будет работать не корректно) пока дополнительными цепями начальное смещение не создать?? Верно? Что думаете об этом? :07:

 

После всех дискуссий интересно все-таки понять истинный смысл слова "электрометрический". Понятно, что входные токи низкие. Но насколько низкие? Можно, конечно, не заморачиваться на этом и просто поверить словам "electrometer-grade" в даташите на OPA128. А если этих слов нет, то усилитель не считать электрометрическим. :)

Это как с прецизионными... Советские с Uсм < 1мВ, производимые многие годы, всю жизнь считались прецизионными. А если сравнить их с теми, которые AD, TI, MAXIM и прочие в последние годы позиционируют как прецизионные, то разница существенна. Все относительно.

 

И если колличественной классификации все-таки нет, то вполне можно допустить, что N лет назад усилители с входным током, например, 1нА считались очень даже электрометрическими :)

 

Это не диво. Среди доцентов много халявщиков, наплевательски относящихся к использованию терминов и весьма посредственно разбирающихся в предмете.

 

Это не тот случай. Человек достаточно авторитетный, советской закалки. Всю жизнь проработал в области аналоговой микросхемотехники. А искажать терминологию - это больше присуще молодым специалистам.

[el34 0]

NewMaestro>После всех дискуссий интересно все-таки понять истинный смысл слова "электрометрический".

 

думаю что этот термин появился для описания усилителей предназначеных для измерения "заряда"....

[=AK= 12]

И для того чтобы учесть паразитную емкость??

Вообще-то слово "импеданс" подразумевает наличие реактивной составляющей. Если ее нет, то обычно используется слово "сопротивление".

 

Может быть кто-то измеряет на 1кГц, в том числе и Вы, а Texas Intsruments похоже нет. По крайней мере в документе Understanding Op Amp Parameters (sloa083) про переменный ток ничего не сказано.

Лень смотреть, но наверняка там сказано про то, что измеряется не статическое U/I, а дифференциальное dU/dI.

 

"будет непригоден для применения в качестве электрометрического" - т.е. пустит по своим входам недопустимо большие токи. Да?

"Хотя в качестве инструментального будет прекрасно работать в большинстве применений" - т.е. обеспечит высокую точность. Так?

Да

 

Что-то здесь не совсем то во втором пункте. Я понимаю так, если при измерении сигнала с высокоомного источника ток смещения входных каскадов оказался недопустимо большим, то и о точности уже говорить не придется, так как в сигнале появится ошибка.

Т.е. выходит, в таком случае, усилитель не только не электрометрический, но и не инструментальный уже.

Высокоомный источник - это совершенно нетипично для инструментального усилителя. Практически всегда инструментальный усилитель получает сигнал от низкоомного источника. Высокое входное ему нужно для того, чтобы дополнительные погрешности (за счет сопротивления проводов и т.п.) оказались настолько малы, что их можно будет не учитывать.

 

По моим понятиям характеристикой точности ОУ является Uoffest т.н. напряжение смещения.

Одной из.

 

Если взять прецизионные ОУ с Uсм несколько десятков мкВ, то и инструментальный в итоге получится точным. А если взять стандартные ОУ с Uсм, например, 5мв, то и инструментальный по точности получится так себе...

Странные у вас понятия. Если эти 5мВ стабильны, не зависят от температуры и не дрейфуют, то после однократной калибровки усилитель может оказаться точнее, чем на ОУ со смещением в десятки микровольт.

[NewMaestro 0]

Вообще-то слово "импеданс" подразумевает наличие реактивной составляющей. Если ее нет, то обычно используется слово "сопротивление".

 

А там, кстати, так и написанно - Input Resistance. И в даташитах, на моей памяти, так пишут. Так что это наверное слово "импеданс" мы с Вами не к месту применяли. :)

 

Высокоомный источник - это совершенно нетипично для инструментального усилителя. Практически всегда инструментальный усилитель получает сигнал от низкоомного источника. Высокое входное ему нужно для того, чтобы дополнительные погрешности (за счет сопротивления проводов и т.п.) оказались настолько малы, что их можно будет не учитывать.

 

Тоже правда. Я с Вами согласился, что для высокоомного источника нужно еще и Ibias как можно ниже.

 

Странные у вас понятия. Если эти 5мВ стабильны, не зависят от температуры и не дрейфуют, то после однократной калибровки усилитель может оказаться точнее, чем на ОУ со смещением в десятки микровольт.

 

А вот об этом я не в курсе. Я знал, что с резисторами так. Если он 5%, но не дрейфует, то его можно применять как очень точный, зная, естественно, его реальное сопротивление.

А вот с ОУ, сказать честно, мне казалось, несколько иная ситуация. Если у него Uсм = 5мв, то при подаче на вход, например, 100мкВ, выход даже не сдвинется с места. Разве я не правильно говорю.

Проясните, если что не так.

[vik362 0]

Добрый день.

 

В молодости (в 80 годах) мне приходилось заниматься подобными разработками.

Задача, правда, формулировалась несколько по другому (измерить ток в диапазоне 10 мА - 1 рА или лучше), но полученные выводы, как результат нескольких лет исследований, можно применить и в Вашем случае.

 

Во-первых - экранировка. При чем - минимум 2 экрана - один устройства, а второй - эквипотенциальный, вокруг входных контактов и входного усилителя - повторителя.

При этом на фторопласте монтаж вести нельзя - он обладает гнусным свойством поляризоваться и держать на себе заряд (для примера возьмите фтропластовую полоску и растяните её - увидите, как она будет прилипать ко всему несколько дней за счет электростатики). Стеклотекстолит обладает значительными токами утечки, даже с учетом экранирующих колец (утечка может идти внутри слоёв и не предсказуема за счет разных остаточных явлений).

Мы использовали керамику - трубочки чистого Al2O3, поверхность которого покрывалась металлом и подключалась к выходу повторителя. Это, кстати, позволяло к минимуму свести входную емкость. Микросхему ОУ мы использовали ТОЛЬКО в стеклянном корпусе - у пластика велики токи утечки, и её вывод сразу же входил в трубочку. Отбирали из партии 544УД1 - были экземпляры с токами утечки по входу до 0.01 пА.

 

Второе.

К сожаления, все высокоомные усилители обладают значительным дрейфом - фликкер шум в области инфранизких частот имеет очень большое значение. Может, ситуация сейчас несколько изменилась, но, насколько мне помнится, для высокоомных цепей это принципиальная проблема.

Попробуйте исключить 0 Гц...

 

P.S. А используя монтаж на янтаре и абсорбенты для устранения водяных паров, можно регистрировать и отдельные электроны... Это ещё наши предки в 50-х годах делали...

[Herz 5]

Интересно. Например, как металлизируется оксид алюминия. Или как бороться с поляризационными свойствами янтаря.

Однако, надеюсь, автору такие технологии не понадобятся - 1ГОм, в сущности, не так уж и много. Я бы порекомендовал просто навесной монтаж. Во-вторых, мне кажется, они (эти технологии) вряд ли автору доступны.