Здравствуйте.

Прошу совета по следующему вопросу.
Делаю управляемый источник напряжения для системы измерения ВАХ. Нужно будет мерять малые токи. Поэтому сочинил некую схемку для преобразования ток-напряжение с последующим усилением (см. рисунок). Теоретически схема должна работать (насколько я понимаю работу ОУ ). Однако, несмотря на приложенные усилия я не нашел описания подобного устройства. Казалось бы, преимущества налицо: можно ставить любое R0 и никак не влиять на выходное сопротивление источника. Но никто так не поступает!

Стремно как-то. В чем же подвох? Наверняка ведь не спроста это.

Короче говоря, можно ли так мерять ток, и если нет - почему?
Заранее благодарен за просвещение.

Почему же нельзя? Можно. Нарисуйте путь прохождения измеряемого тока и Вы поймёте, в чём недостаток этой схемы.

Схема, наверное, работоспособна, но при относительно малых токах. Выход ОУ должен через R0 отдавать ток, равный току нагрузки. Для практики это малопригодно.
Лучше замкнуть вход ОУ на землю через малое сопротивление и измерять ток косвенно, по падению напряжения на нем. Классический токовый шунт.

Пардон, не совсем понял, что значит путь прохождения тока? После нагрузки ток идет через R0. Это имеется ввиду?


Не хочется токовый шунт, т.к. измеряемые токи желаемо достигнуть менее 10 нА. Малое сопротивление шунта потребует больших коэффициентов усиления, что боюсь приведет к шумам. А тут можно поставить 10кОм и никак не повлиять на выходное сопротивление источника напряжения.

Правильно ли рассуждаю?

А дальше? Посмотрите внимательно.

Хм. Ну дальше он просуммируется с выходным током ОУ и током через резистор на инвертирующем входе выходного усилителя. (Тут, конечно нужно учесть, что этот самый резистор не должен нагружать ОУ. Думаю, 2кОма будет нормальное значение).
Где-то так?

Я не уточнил. Верхнее значение измеряемого тока ~100мкА. Поэтому замечание Microwatt, вроде, отпадает.

Сообщение отредактировал Aiva - Nov 23 2011, 21:59

отпадает-то отпадает....
так сразу бы и пояснили, что не 10 мА, а 10 нА.
Не, такого мелкого я еще не измерял. Думаю, тут своя специфика. Это уже близко к уровню шумов и входных токов популярных ОУ.
А каковы уровни напряжений?

Напряжения 0...2,5 В

Итак, получается, что единственный недостаток - диапазон измеряемых токов ограничен выходным током ОУ. Ну при таких шансах можно играть
Спасибо всем.

Сообщение отредактировал Aiva - Nov 24 2011, 06:02

Если уж используете 4-проводную схему измерения, то лучше сделать так:

Схема нормальная. Можно даже немного ее изменить - сэкономить один ОУ. Делается след. образом - 1-й ОУ - DUT - шунт - "ноль".
Второй ОУ - повторитель с шунта. Его выход на АЦП и через хороший резистор на + вход 1-го. На тот же вход через другой резистор - сигнал с ЦАП. На - вход 1-го через резистор сигнал с выхода и через другой резистор - "ноль".
Отношение резисторов в обеих ветвях должно быть очень одинаковым.


Порядок величин не тот... нановольты не стоит ловить, наверное. И два провода нормально.

В моем варианте можно выкинуть вольтметр и верить тому, что выставляется на ЦАПе (и автоматизировать измерения). Если ОУ зайдет в ограничение по току, то это будет видно по показанию измерителя тока, а ограничения по напряжению можно избежать задав питание ОУ больше, чем может выдать ЦАП. Все просто.

PS. Сопротивление кабеля у ТС не указано

В моем - тоже. И Автор зря вольтметр нарисовал. Полагаю, что длина кабеля не километр. Может, - ошибаюсь.
С другой стороны - АЦП сейчас почти все N-канальные. Тут нет экономии.

Очень интересная и, очевидно, полезная схема, но я ее наверное не буду применять по одной причине. Дело в том, что вся система строится на базе Кейтлевского мультиметра - единственного прибора, которому доверяет заказчик. По току у него правда не хватает чувствительности. Поэтому приходится огород городить. А так хоть результатам измерения напряжения будем верить безоговорочно и по ним, в случае необходимости, калибровать измеренный ток путем подключения хорошего резистора вместо нагрузки.

Схема вполне работоспособна. Подобную встречал как входной каскад электронного микроскопа.
Дополнительные детали: паралельно входу обязательно встречно-паралелные диоды. Операционник с проволочными выводами. Точка входа не на печатной плате , а на дополнительном изоляторе (навесной монтаж). Измеряемые входные токи пикоамперы.

На счет диодов, я понял наконецто зачем они. Действительно между входами напряжение 0 и входные токи они не должны добавить. А какие диоды это должны быть? Любые подойдут?