А я вот ещё чуток подумал:
"А не проще ли эту задачу решать измерением тока, скажем, 1000 клонов МДП- структур, особо не заморачиваясь на фемтоАмперах? Ведь погрешность получится много меньше, чем от неучтённых утечек и источников погрешностей суперслаботочной измерительной системы!"
ЗЫ: Гуголь нашёл созвучные древние темы: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=8000 и http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=8000 , там уже при величине 100fA у народа изрядный панический страх...

Я недавно сделал каскад на lmp7721 для фотодиода. Схемка простая
Паял lmp7721 "на растяжках" Он как-бы висит в воздухе. Полоса с 1Гиг и 10пик около 15 Герц. Термальный шум на 1гиг преобладает и никуда не денешься. 15 микровольт rms. Но 100фА это на 1 гиге всего лишь 100мкВ, что на почти на один порядок больше чем шум.

Позволяет детектировать 100фА на фотодиоде. Однополярное питание это минус, но общий для фотодиода и выхода сдвинут на 0.1В. Мерять конечно нужно дифф входом.




Если интересует фото, могу сфотографировать.

Будьте добры, помогите пожалуйста понять, вот в обратной связи резистор в 1 ГОм стоит. Что значит "на растяжках"?
Может ли помочь Ваша находка, Rockstein, в преобразовании сигнала из диапазона (-2.5 вольт до +2.5 вольт, ток от 5 до 200 фА) в диапазон (0 Вольт, 0.48 Вольт, ток от 5 до 20 мкА)?
То есть амплитуда уменьшается чуть больше, чем в 10 раз, а среднее значение должно быть смещено из 0 Вольт в +0.24 Вольта.
Попытка использовать схему инструментального усилителя не удалась - не понятно, в какую точку подавать напряжение смещения (-2.5 Вольт или -0.24 Вольта)?
из компьютерного журнала http://www.compeljournal.ru/enews/2009/1/7 за основу была взята схема (см. приложение), где в точку соединения резисторов Roc2 и R3 подключен выход стабилизатора опорного напряжения LM4040AIM3-2.50, то есть подано -2.5 Вольта.
Номинал Rku был выбран 301 кОм, номиналы Roc1 и Roc2 - по 20 кОм, R1 и R3 - по 261 кОм, R2 и R4 - по 13 кОм

Вопреки ожиданию, на выходе после подключения источника напряжения LM4040 не произошло смещения сигнала на 0.24 Вольта. В чём может быть ошибка-причина?
Есть ли смысл заменять резисторы Roc1 и Roc2 на гигаомные с увеличением номинала Rku в тераомную область? Спасибо.

Сообщение отредактировал VVlad - Dec 7 2010, 14:43

На растяжках, имеется ввиду, что его ноги растянуты, а сам корпус висит в воздухе на ногах. Все высокоимпедансные цепи лучше пускать по воздуху. Это из-за токов утечки. Сам 1 Гом и операционник нужно тщательно протирать изопропанолом или метанолом, чтобы убрать жир и флюс. Думаю, что это все это вам объяснять не надо.



Не понял про какую находку идет речь. Вообще-то тут тема об измерениях малых токов, а не о преобразовании сигнала. Из ваших слов нифига не ясно. Могу только догадываться, что у вас высокоимпедантный датчик который дает +/-2.5 и который вы хотите преобразовать в низкоимпедантый выход 0...0.48В. Я правильно вас понял? Как понимать ваш ток? Ток никчему, лучше импеданс.

Если так, то какого фига вы берете ina333, у которого входной ток 200пА, в 1000 раз больше, чем вы допускаете.



Извиняюсь, но это полная ахинея. Вообще от начала и до конца неправильно.
Короче...
1. У вас какой импеданс (выходной) датчика, чтобы ясно было откуда плясать. Если больше 100 Мегом, то забудьте все ваши инструментальные усилители.
2. У вас датчик привязан к массе или из +/-2.5В можно рассматривать как U+/-2.5В

Rockstein, спасибо за попытку помочь.

1) Выходным импедансом датчика точное значение указать трудно. Для различных электродов может различаться от 200 до 900 МОм.
2) Датчик привязан к средней точке виртуальной земли. Питание операционников двуполярное - 5 Вольт и +5 Вольт.

Вопрос я возможно не очень ясно изложил. Прошу извинения у важаемой публики. Готовый инструментальный усилитель не годится. Но почему не сделать на четырёхканальном ОУ типа LMC6084AIM? Там входной ток около 40 fА?

Вам нужен хороший электометр. Указанный ток 5-200фА лежит в области токов утечки самых лучших электромеров. Так что сложновато будет. Возьмите LMP7721, у него всего +/-3 фА типично и 20 максимум. Посчитайте ошибку которая получится и с ней прийдется смириться. Лучшего электрометра все равно не найдете.

У вас дифф-сигнал? зачем вы хотите 4-канальный ОУ, ваша схема постом выше для дифф сигнала.

Вот типичная схема.


про защитные кольца и монтаж вы, я думаю, в курсе.

Если у вас сигнал смещен относительно земли это можно сделать подав на Rg вместо земли нужный потенциал

Сообщение отредактировал Rockstein - Jan 31 2011, 07:44

Забавно! Я несколько лет назад делал похожую работу в рамках диплома У меня в задаче был миниатюрный измеритель параметров МДП-транзисторов с использованием метода зарядовой накачки (charge pumping) для определения Dit.
А с какой целью вам надо в фемтоамперы опускаться? Для более точного измерения подпорогового участка передаточной х-ки? У меня требовалось измерять ток от 1 пА, что технически более реалистично.
В моем приборе использовался обычный трансимпедансный преобразователь, о котором тут уже писали. В качестве ОУ выбрал один канал OPA2111, хотя есть варианты и получше с т.з. токов утечки по входу (AD549 как уже писали). В ОС ОУ на самом чувствительном диапазоне стоял резистор на 10 ГОм, шунтированный кондёром чтоб не "звенел". Кондер брал с малым током утечки, малой температурной зависимостью емкости и адсорбционными токам: полистирол, хотя сгодится и фторопласт. Диапазоны переключались мельтиплекcой ADG438, у которой токи утечки в закрытом состоянии много меньше 1 пА (по крайней мере, мне попались такие образцы, которые я заране протестировал на калиброванном электрометре).


Извините за качество картинки - спринтскринил с ворда пкадовский принтскрин.


Есть альтернативный вариант. Попробуйте ОУ в схеме интегратора тока (соответственно, результатом интегрирования у вас будет заряд). Возможно, для вас такая схема будет удобнее. Можно собрать на тех же аналоговых мультиплексорах и хорошем ОУ, а можно взять готовый интегратор, например ACF2101 от TI (только у этого ток утечки довольно большой ~ 10 пА), посмотрите у AD и TI, наверняка есть подходящие.

Вдогонку. Мой электрометр на OPA2111 и ADG438 тоже был собран "на весу" как и у Rockstein и располагался в прорези в печатной плате.

Сообщение отредактировал alexunder - Feb 14 2011, 11:55

А почему вы мультиплексор поставили перед сопротивлениями ос. Ведь с точки зрения токов утечки лучше это хуже. Я имею ввиду вариант, когда на инвертвход идет сначала сопротивления ос, а потом за ним мультиплексор.

Интерессно, как у вас получилось с 10Гом в ос побороть токи утечки мультиплексора в несколько десятков пикоампер? Может вы имели ввиду 10Мом?

Сообщение отредактировал Rockstein - Feb 15 2011, 07:33

Согласен, это хуже. Схема из студенческой работы, со всеми вытекающими К сожалению, даже конденсаторы по питанию ОУ не нарисованы.



речь идет о 10 ГОм. Токи утечки мультиплексоров использованных в данной работе, как я уже писал, меньше 1 пА. Данное обстоятельство проверялось на электрометре.

Сообщение отредактировал alexunder - Feb 15 2011, 09:32