Поскажите пожалуйста в каком направлении нужно двигаться !
Есть сигнал : постоянный ток, фон 0,001pA, ток может возрастать до 10mA. Все что нужно сделать - это оцифровать этот сигнал как можно с большей точностью.
Подскажите общую идею,куда смотреть, что читать, элементную базу, схемное решение, вообщем кто чем может.
Зарание благодарен .

Сначала нужно оценить требуемую точность и разрешающую способность. Если можно использовать датчик тока - резистор, включенный на землю - значит обычное АЦП, может быть интегрированное в контроллер.

Чем вы измеряли ток в 1 фА (1*10^-15 А) ? Если посчитать требуемый вам динамический диапазон, отталкиваясь от данной величины как минимальной, то получим 260 дБ (1 фА - 10 мА). Реализовать измерительный прибор с таким диапазоном - грандиозная задача, если вообще решаемая. Я думаю, вы ошиблись с минимальной величиной. Если вам нужна точность - смотрите сигма-дельта АЦП промышленного назначения, они обычно идут 24 бит, точность с соответвующим источником опорного напряжения можно обеспечить лучше 0,02%. Только у них скорости измерения маленькие, редко больше 20 отсчетов в секунду без потери точности. Неплохо было бы узнать требуемую скорость квантования, а то если вам нужно охватить спектр в 100 МГц - все будет иначе, чем если вас частоты выше нескольких герц не интересуют.

Сообщение отредактировал WEST128 - Nov 28 2007, 15:45

Частота следования всплесков примерно 100 Гц.

Не слабый динамический диапазон Подумайте над его сужением.
Когда нужен большой динамический диапазон, то как правило делают по следующей схеме: логарифмический усилитель + АЦП (сигма-дельта).
В качестве логарифмического усилителя можете посмотреть AD8304 160 dB Logarithmic Amplifier with Photo-Diode Interface

Не знаю каких результатов Вы достигнете, думаю более скромных, чем предполагаете.
Направление движения:
- дифференциальный токовый вход с шунтом на входе
- качественная разводка входных цепей и питаний
- цифровая фильтрация данных.
Каждый пункт - это отдельная тема.

Уважаемый alexander55 если можете опишите поподробнее 1 пункт

/*- дифференциальный токовый вход с шунтом на входе*/
Перевожу на русский язык.
Весь измеряемый ток проходит через резистор на входе платы. Это есть шунт.
Далее стоит ОУ в дифференциальном включении, т.е. входным сигналом для ОУ является падение напряжения на шунте.

Остается самая малость- что-то сделать с шумами резистора- шунта и паразитными токами всех видов. А также с шумовыми токами и шумовыми ЭДС усилителя.

А какой канкретно вы посоветовали бы применять ОУ в этом случае.
Я где то видел PGA - говорят хотошие , термостабильные и малощумящие.

OP297


В тему
http://www.elart.narod.ru/articles/article8/article8.htm

Как правило, такие малые токи(пикоамперы), преобразуют в напряжение с помощью трансимпендансного усилителя (преобразователь тока в напряжение, обычно схема инвертирующего усилителя на ОУ с большим резистором в обратной связи), нужно сделать автоматическое переключение КУ(помогает решаеть проблему с большим динамическим диапазоном), в зависимости от переполнения, и оцифровывайте, только это подходит для довольно медленных процессов.

p.s.
неплохо бы указать область(напр. фототоки итд), в которой применяется такой сигнал (частоты? итд.)

Вообще было бы хорошо на берегу определиться с точностью, разрешающей способностью и прочь. В цифрах. Тогда все станет намного яснее.

Измерение таких малых токов, как 1 фА, достаточно проблематично. Оно точно надо ? Просто еще не встречал датчики со столь малыми токами. Можете пояснить вашу задачу ?

вполне реализуем преобразователь ток-напряжение с погрешностью измерения на уровне процентов при токах на уровне сотен фемтоампер и выше. лучше/точнее сделать сложно по следующим объективным причинам:
- шумы резистора в трансимпедансном усилителе (его номинал - гигаомы). причем шумы не только тепловые, с предсказуемым распределением, и возможностью увеличить разрешение за счет сужения полосы, а и всякие дробовые и пр. шумы.
- как правило, низкая температурная стабильность таких резисторов. лучше 200ррм/С при номинале в 1 ГОм не встречал, да и те золотые. хотя вру, есть CADDOC серия TG - там 25 ррм/С у 1 ГОм. в руках не держал.
- дикая чувствительность к ЭМ-полям, статическим разрядам и пр. любых схем на такие порядки токов. посмотрите, как сделаны электрометры.
- необходимость применения ЛАМП. электрометрических ламп, вроде ЭМ-1 и т.д., динамических конденсаторов и других хитрых приемов, поскольку полупроводники тут заканчиваются.

приходилось делать измеритель тока для электрохимии с диапазоном токов от пикоампер до 100мА. он представлял из себя многодиапазонный преобразователь ток-напряжение с коммутацией резисторов обратной связи с помощью герконовых реле
-