Преобразование тока в напряжение, Преобразование тока в напряжение Опции

[Silentium]

Доброго времени суток.

Я использую преобразователь тока в напряжение на операционном усилителе (OPA129) и резистором ОС на 100МОм напряжение питания +/-12В. Этот преобразователь используеться в сканирующем туннельном микроскопе.




Проблема в том что на выходе значения напряжения скачут от -12 до +12, даже когда значение входного тока практически постоянно.
С чем это может быть связано?

[Methane]

Доброго времени суток.

Я использую преобразователь тока в напряжение на операционном усилителе (OPA129) и резистором ОС на 100МОм напряжение питания +/-12В. Этот преобразователь используеться в сканирующем туннельном микроскопе.




Проблема в том что на выходе значения напряжения скачут от -12 до +12, даже когда значение входного тока практически постоянно.
С чем это может быть связано?

А что на входе?
1. Что на выходе, если вход отключить полностью (прямо возле операционника).
2. Поставить временно на 1килоом или около.
3. Шунтировать резистор конденсатором.
4. Чем плату мыли, сушили, паяли?

ИМХО, у вас на входе какая-то помеха.

[Silentium]

А что на входе?
1. Что на выходе, если вход отключить полностью (прямо возле операционника).
2. Поставить временно на 1килоом или около.
3. Шунтировать резистор конденсатором.
4. Чем плату мыли, сушили, паяли?

ИМХО, у вас на входе какая-то помеха.

На входе значения тока порядка 1нА
Плату собирались помыть в оцетоне в ультразвуковой ванночке, но руки не дошли - это будет сильно влиять на качество преобразования?

Какой емкостью лучше шунтировать?

[Tanya]

На входе значения тока порядка 1нА
Плату собирались помыть в оцетоне в ультразвуковой ванночке, но руки не дошли - это будет сильно влиять на качество преобразования?

Какой емкостью лучше шунтировать?

Самодельная плата?
Охранные кольца есть?
Плату нужно мыть.
Ничем не нужно шунтировать.
Как устроен резистор в обратной связи?
Есть ли экран?

[Methane]

На входе значения тока порядка 1нА

Если длинный провод прикручен прямо к входу операционника, то этот длинный провод будет выполнять роль конденсатора, и там будет совсем не 1нА. Поставте несколько RC фильтров на входе. У вас допустимо, если падения напряжения будет к примеру 1 вольт? Или, еще лучше, где у вас этот операционник стоит? Я бы его прямо на провода что из вакуумной камеры торчат повесил. Как можно ближе к сканирующему электроду.

Плату собирались помыть в оцетоне в ультразвуковой ванночке, но руки не дошли - это будет сильно влиять на качество преобразования?

Лучше не в ацетоне. В прочем возмите тестер, поставте на мегаомы, опустите в растворитель щупы. Если что-то будет показывать, я бы не мыл. Я думаю что лучше всего купить бензин "Галоша", или может уайт-спирт.

Какой емкостью лучше шунтировать?

любой NP0 ИМХО можно. Если у него будет утечка, это можно будет заметить позже.

Смотрели?
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/opa129.pdf

[Silentium]

Плата самодельная, разведена в соответствии с даташитом на микросхему, провод по которому подаеться входной сигнал экранирован, сам преобразователь помещен в стальной корпус. Резистор в обратной связи состояит из шести резиторов на 15МОм.

[Methane]

Плата самодельная, разведена в соответствии с даташитом на микросхему, провод по которому подаеться входной сигнал экранирован, сам преобразователь помещен в стальной корпус. Резистор в обратной связи состояит из шести резиторов на 15МОм.

Как экранирован, куда подключен экран, где именно эта микросхемма находится? Сфотографировать можете?

Все же, отключать входной провод пробовали? Если на выходе станет 0, или близко, значит как миниумм мыть плату не нужно.

[Silentium]

Предусилитель в корпусе


Сам девайс


Плата крупным планом

[Tanya]

Плата самодельная, разведена в соответствии с даташитом на микросхему, провод по которому подаеться входной сигнал экранирован, сам преобразователь помещен в стальной корпус. Резистор в обратной связи состояит из шести резиторов на 15МОм.

А какой кабель? Куда экран припаян? Резисторов не видно.
Скорее всего - наводка на них.
Утечка - она бы в одну сторону была бы...
Но мыть надо. Спирт (этиловый) + ацетон + гептан. Потом в парах парить...
Паяли-то хоть без кислоты?
Самое чувствительное место -вход. Если резисторы выводные (не видно), то на ближайший можно надеть экран.

[Silentium]

резисторы с обратной стороны на плате, провод в оплетке из аудиокабеля, он заводиться в маленькое отверстие в коробке в которой расположен сам преобразователь

какие значения должны быть на выходе, если на вход ничего не подключено?

[Methane]

резисторы с обратной стороны на плате, провод в оплетке из аудиокабеля, он заводиться в маленькое отверстие в коробке в которой расположен сам преобразователь

какие значения должны быть на выходе, если на вход ничего не подключено?

на выходе, должно быть 0. ИМХО у вас не првильно заземленеи и экранирование сделано.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Silentium]

каким образом в данной ситуации можно реализовать гальваническую развязку (использовать вторую землю?) ?

[Tanya]

каким образом в данной ситуации можно реализовать гальваническую развязку (использовать вторую землю?) ?

Экран должен соединяться только в одной точке - на охранное кольцо.
Если хочется, то можно еще второй экран поверх первого, который уже в другом месте землится.
Попробуйте совсем отпаять кабель... Вход идет прямо на кабель без резистора?
Закоротите часть резисторов в обратной связи и посмотрите на выходе осциллографом.

[Silentium]

вход идет сразу на кабель (средняя жила), а оплетка идет на кольцо и на общую землю



Сообщение отредактировал Silentium - Jan 30 2009, 18:13

[DS]

А кто Вам насоветовал такой резистор ставить для усилителя туннельного микросокпа ?

Там как-никак нужно достаточно высокое быстродействие. А у такого усилителя будет совершенно невообразимая частотная характеристика, которая к тому же будет от погоды зависеть.

Ставьте в обратную связь не более 10 Мом и потом усиливайте. Еще момент - при подаче сигнала на вход с помощью экранированного кабеля Вы усиливаете шумы ОУ в 150 Мом/Zc кабеля раз. Смело возьмусь утверждать, что с такими шумами игла будет сносить поверхность на раз.

Да и по быстродействию Вы какое-то странное решение приняли.

[Silentium]

А кто Вам насоветовал такой резистор ставить для усилителя туннельного микросокпа ?

Там как-никак нужно достаточно высокое быстродействие. А у такого усилителя будет совершенно невообразимая частотная характеристика, которая к тому же будет от погоды зависеть.

Ставьте в обратную связь не более 10 Мом и потом усиливайте. Еще момент - при подаче сигнала на вход с помощью экранированного кабеля Вы усиливаете шумы ОУ в 150 Мом/Zc кабеля раз. Смело возьмусь утверждать, что с такими шумами игла будет сносить поверхность на раз.

Да и по быстродействию Вы какое-то странное решение приняли.

можно детальней про быстродействие?

[DS]

можно детальней про быстродействие?

Да вот как-то не видел я раньше в таких местах ОУ с полосой единичного усиления в 1 Мгц.

[Silentium]

а что Вы тогда посоветуете?

[DS]

а что Вы тогда посоветуете?

Для этого надо знать параметры Вашей системы стабилизации туннельного тока.

[Silentium]

высота иглы над образцом регулируеться пьезоэлементом по заданному значению туннельного тока, управляющее напряжение которого генерируеться посредством величины ошибки между входным (усиленным туннельным током) и заданным током. Логика организована на ОУ TL064N

[DS]

высота иглы над образцом регулируеться пьезоэлементом по заданному значению туннельного тока, управляющее напряжение которого генерируеться посредством величины ошибки между входным (усиленным туннельным током) и заданным током. Логика организована на ОУ TL064N

Это то понятно, а числовые параметры какие ? Полоса, усиление, тип регулятора, его параметры ?

[Silentium]

за основной критерий мы брали коэффициент усиления в преобразователе порядка 10^9, но видно это не самый главный критерий?

[Methane]

каким образом в данной ситуации можно реализовать гальваническую развязку (использовать вторую землю?) ?

Нарисовал.

Если коротко красное - медь. Экран, оплетка итд. Чем короче кабель, тем лучше. Если кабеля не будет, вообще замечательно.
Про быстродействие, тут все просто - чем больше усиление тем меньше быстродействие. Для операционников даже параметр есть - частота единичного усиления.

за основной критерий мы брали коэффициент усиления в преобразователе порядка 10^9, но видно это не самый главный критерий?

Откуда? С потолка? У вас какая скорость сканирования ожидается?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Silentium]

величина туннельного тока, как не крути а достигает знаечения в несколько наноампер в лучшем случае, в худшем может быть пробой между иглой и образцом. Частота сканирования не должна быть очень высокой, поскольку будут возникать шумы из-за быстрого перемещения иголки над образцом, поэтому ее величина не превышает 10кГц

Сообщение отредактировал Silentium - Jan 30 2009, 19:44

[DS]

величина туннельного тока, как не крути а достигает знаечения в несколько наноампер в лучшем случае, в худшем может быть пробой между иглой и образцом. Частота сканирования не должна быть очень высокой, поскольку будут возникать шумы из-за быстрого перемещения иголки над образцом, поэтому ее величина не превышает 10кГц

10 Кгц это что ?

Скорость механического сканирования может и не должна быть высокой, хотя при низкой скорости у Вас может расплыться изображение. А вот быстродействие петли стабилизации туннельного тока должно быть высоким, поскольку он растет по экспоненте от смещения - сильно проскакивать нельзя, пробъет. Вот это быстродействие меня и интересует. Какая предполагается рабочая полоса петли регулирования ?

[Silentium]

Игла переместилась получили значение тока (опрашиваем мы несколько раз потом усредняем полученное значение) и переезжаем в следующую точку, частота таких вот переездов не превышает 10кГц, даже и 1кГц

[DS]

Игла переместилась получили значение тока (опрашиваем мы несколько раз потом усредняем полученное значение) и переезжаем в следующую точку, частота таких вот переездов не превышает 10кГц, даже и 1кГц

А чем Вы положение иглы стабилизируете относительно поверхности ? Или просто забыли про это ?

[Silentium]

незабыли, изменением напряжения на пьезоэлементах для поддержания постоянного значения тока


схема изменения напряжения на пьезо в зависимости от величины разницы установленного и полученного значений

[DS]

Раз есть обратная связь - Вам совсем не надо измерять туннельный ток (При правильной работе он должен быть постоянным), а надо измерять смещение иглы (выход регулятора).
Сразу видно, чо регулятор у Вас без пропорционального звена - система будет принципиально неустойчивой. Соотвественно, игла будет с приличной силой врубаться в поверхность, потом далеко отводиться, ток будет начинать тесь совсем с другого участка иглы, все будет повторяться - никакого атомного разрешения Вы не увидите в принципе.
Проводились ли измерения временных характеристик механики ?

[psi]

А чем Вы положение иглы стабилизируете относительно поверхности ? Или просто забыли про это ?

Система сканирования представляет из себя классический трипод. На X,Y подаются напряжения от -20 - +20В из ЦАП установленного в ПК, напряжение по Z регулируется автоматически электронной схемой (время полной реакции обратной связи регулировки Z, устанавливалось экспериментально и составляло менее 1-5 мсек). Смысл автоматической регулировки в следующем: величина туннельного (преобразованная в напряжение) сравнивается с величиной устанавливаемой вручную (нужной задаваемой оператором) и далее подается необходимое напряжение на Z (меньше/больше) что-бы приблизить/отдалить иглу от поверхности и как следствие увеличить/уменьшить туннельный ток и как следствие сделать величину туннельного тока равной заданной

Процесс заключается в следующем, используя плечо из 3-х микровинтов грубо подъезжаем иглой к поверхности образца, когда туннельного тока нет, то на Z подается максимальное напряжение 20В (пьезик максимально растянут), когда подъезжаем ближе, появляется туннельный ток пьезик сокращается и выходит на заданную высоту (величину туннельного тока), начинается плавное сканирование по Х (от -20 до 20В с шагом 0,1В задержка между шагами 1-10мс), по окончанию сканирования строчки увеличивается напряжение на Y на минимальный шаг, далее опять сканим Х и т.д.... Как результат строится морфология поверхности... Если наезжаем на бугорки или попадаем в ямы, то Z автоматом растягивается/сжимается.... для поддержания заданного туннельного тока

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Silentium]

Мы и измеряем значение изменнения на регуляторе, но в процессе сканирования мы видим очень большой шум и решили посмотреть значение тунельного тока, как оказалось разброс был -12-+12В.

Время ратяжения до полной длинны с полного сжатия составило порядка нескольких милисекунд.

[psi]

Раз есть обратная связь - Вам совсем не надо измерять туннельный ток (При правильной работе он должен быть постоянным), а надо измерять смещение иглы (выход регулятора).
Сразу видно, чо регулятор у Вас без пропорционального звена - система будет принципиально неустойчивой. Соотвественно, игла будет с приличной силой врубаться в поверхность, потом далеко отводиться, ток будет начинать тесь совсем с другого участка иглы, все будет повторяться - никакого атомного разрешения Вы не увидите в принципе.
Проводились ли измерения временных характеристик механики ?

Информацией для построения картинки на ПК, как раз и является величина напряжения по Z. Наши ребята, ездили 2 недели назад в Харьков к коллегам (у них такой точно самодельный микроскоп), так на пиролитическом графите видели атомное разрешение, а у нас где-то глюк.... Вообще мы велик тут не придумывали а заказали все это хозяйство у немцев...
http://sxm4.uni-muenster.de/stm%2Dru/

Фото с точно такого микроскопа (г. Харьков, сделанный по схемам немцев, точно такой и у нас) пиролитический графит....

Эскизы прикрепленных изображений

 

[DS]

Мы и измеряем значение изменнения на регуляторе, но в процессе сканирования мы видим очень большой шум и решили посмотреть значение тунельного тока, как оказалось разброс был -12-+12В.

Время ратяжения до полной длинны с полного сжатия составило порядка нескольких милисекунд.

Обратите внимание на немецкую схему - там ПИ регулятор в обратной связи - это принципиально.

Время Вы имеете какое - от подачи ступеньки на вход усилителя, или быстродействие замкнутой системы ?

Такой размах на выходе усилителя, скорее всего, объясняется колебательным режимом работы системы КЗ-обрыв. Все остальное - вторично.

[Silentium]

мы не изменяли немецкую схему, моя схема была для показа принципа регулирвоания напряжения на пьезо

[Methane]

Информацией для построения картинки на ПК, как раз и является величина напряжения по Z. Наши ребята, ездили 2 недели назад в Харьков к коллегам (у них такой точно самодельный микроскоп), так на пиролитическом графите видели атомное разрешение, а у нас где-то глюк.... Вообще мы велик тут не придумывали а заказали все это хозяйство у немцев...
http://sxm4.uni-muenster.de/stm%2Dru/

Фото с точно такого микроскопа (г. Харьков, сделанный по схемам немцев, точно такой и у нас) пиролитический графит....

Люди, скажите пожалуйста. ЗАЧЕМ ОНО ВАМ?

[Silentium]

Люди, скажите пожалуйста. ЗАЧЕМ ОНО ВАМ?

этот вопрос не актуален

есть проблема которую необходимо решить.

Сообщение отредактировал Silentium - Jan 30 2009, 21:49

[psi]

Люди, скажите пожалуйста. ЗАЧЕМ ОНО ВАМ?

Риторический вопрос..... Нема у нас 30К$ на нормальный прибор.... А смотреть с нм разрешением надо, занимаемся наночастицами, а они до 10 нм в диаметре, растровый не видет, просвечивающий на грани....

[Methane]

этот вопрос не актуален

Мне просто очень интересно.

есть проблема которую необходимо решить.

Раз у вас не вакуум, то я лично ПОЛНОСТЬЮ не понимаю почему ваш цирк с длинными экранированными кабелями итд. Можно же сделать один очень компактный модуль в котором будет все в одном. Метровый кабель убьёт все ваши ухищрения. Чем меньше расстояние между иглой и входом микросхемы, тем лучше и проще.

[Silentium]

смотри пост №32

з.ы. спорить можно вечно, но необходимо решить проблему, у наших коллег все работает, даже очень хорошо работает

Сообщение отредактировал Silentium - Jan 30 2009, 21:57

[Methane]

Риторический вопрос..... Нема у нас 30К$ на нормальный прибор.... А смотреть с нм разрешением надо, занимаемся наночастицами, а они до 10 нм в диаметре, растровый не видет, просвечивающий на грани....

А у нас кто-то готов выделить хотя бы 10 на "нанотехнологии"

Там же и механика итд. Я понимаю что оно очень интересно, и прикольно, но жить-то на что-то нужно.

Если по делу, то вам нужно первый каскад делать ПРЕДЕЛЬНО компактный и по возможности совмещать с иглой.

[Silentium]

длина провода менее 10см, но вся проблема в шуме на выходе, в понедельник будем пробовать способы озвученные ранее.

[Methane]

смотри пост №32

з.ы. спорить можно вечно, но необходимо решить проблему, у наших коллег все работает, даже очень хорошо работает

Ок. Первый каскад.
1. Забудьте об старых резисторах. Считайте что их нет. Купите 0805 и не мучайтесь.
2. делайте на двухстороннем текстолите. Нижнюю часть сделаете экраном, на верхней нарисуете водостойким маркером дорожки и протравите. Работает. Потом купите фольги на базаре медной и спаяете экран. Очень просто.


Еще вариант, Смотрите фото.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[psi]

А у нас кто-то готов выделить хотя бы 10 на "нанотехнологии"

Там же и механика итд. Я понимаю что оно очень интересно, и прикольно, но жить-то на что-то нужно.

Если по делу, то вам нужно первый каскад делать ПРЕДЕЛЬНО компактный и по возможности совмещать с иглой.

Та не 10К у нас не дадут..... догонят и еще .....

А усилитель-преобразователь туннельного тока (как видно на фотке, находится в железном коробке) в непосредственной близости от иглы 2-4 см, а от него уже идут длинный метровые провода.....

[Methane]

Та не 10К у нас не дадут..... догонят и еще .....

А усилитель-преобразователь туннельного тока (как видно на фотке, находится в железном коробке) в непосредственной близости от иглы 2-4 см,

Сделайте 2...4мм. Это реально. Может и что-то с диф. каналом можно придумать.

а от него уже идут длинный метровые провода.....

Тогда еще пример монтажа. Черное посредине это двухзатворный транзистор. Вокруг него резисторы и диоды 0805 купленные тут
http://e-voron.dp.ua/
Транзистор на базаре куплен. Между прочим решение которое ОЧЕНЬ может вам подойти: ёмкость затвора просто смешная, быстродействие сотни мегагерц, шумы смешные, еще и усиление можно регулировать. А на нелинейность вам плевать.

Снимал мобильником, все блестит потому что залито сверху акриловым лаком.

Сообщение отредактировал Methane - Jan 30 2009, 22:20

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Silentium]

с SMD мы знакомы, да и платы мы ЛУТом делаем, а в особых случаях фоторезистом можем, а вот насчет разделения земли и развязки то это попробуем

[Methane]

с SMD мы знакомы, да и платы мы ЛУТом делаем, а в особых случаях фоторезистом можем, а вот насчет разделения земли и развязки то это попробуем

Попробуйте двухзатворный транзистор. ИМХО оно к вам аж просится вам в первый каскад.


http://www.qrz.ru/schemes/contribute/amplifiers/bf998.pdf

Сообщение отредактировал Methane - Jan 30 2009, 22:35

[alex840]

Эх, молодость вспомнилась. 1989 год, ночь, попытки в ночь получить атомное разрешение на графите.
Молодые люди, не ставтье 150М в обратную связь трансимпедансника, не видать вам счастья при ваших платах. 10М - вполне достаточно. потом по напряжению доусиливаете. да и операционник пошустрее надо. Ставтье пред ближе к иголке, намного ближе, чтобы неэкранированным проводом к иголке можно было прицепиться. Сделайте активный ограничитель для интегратора - сильно помогает в нештатных ситуациях.
это из 89 года советы. из 09 - ну промоделируйте вашу систему, чего детали-то портить...

Сообщение отредактировал alex840 - Jan 30 2009, 22:39

[rudy_b]

А какая частота шума +\-12 В на выходе? Он появляется всегда или только когда приближаете иглу?
На первый взгляд приведенная вами схема работать не должна - у вас два интегрирующих звена в ОС, все должно звенеть. Поэтому важно понять, это шум сам по себе или появляется при замыкании ОС, т.е. при прилижении иглы.

[Methane]

А какая частота шума +\-12 В на выходе? Он появляется всегда или только когда приближаете иглу?
На первый взгляд приведенная вами схема работать не должна - у вас два интегрирующих звена в ОС

Я не сильно понял. Но там вроде как резисторы стоят. Кондеры шунтируют. Так что не совсем интегрирующих.

[Silentium]

Вот схема стабилизации тока, посредством изменнения напряжения на пьезо




Шум валит всегда, на графике получаеться почти залитая полоса шириной в 24вольта (от-12 до +12)

[DS]

Эх, молодость вспомнилась. 1989 год, ночь, попытки в ночь получить атомное разрешение на графите.
Молодые люди, не ставтье 150М в обратную связь трансимпедансника, не видать вам счастья при ваших платах. 10М - вполне достаточно. потом по напряжению доусиливаете. да и операционник пошустрее надо. Ставтье пред ближе к иголке, намного ближе, чтобы неэкранированным проводом к иголке можно было прицепиться. Сделайте активный ограничитель для интегратора - сильно помогает в нештатных ситуациях.
это из 89 года советы. из 09 - ну промоделируйте вашу систему, чего детали-то портить...

Вот разумный совет. Причем 10 Мом надо взять 0805 или 0603. И учитывать, что далеко не всякий ОУ будет работать устойчиво с 10 Мом в обратной связи. Из тех, что будут - ad825. Еще усилитель может возбуждаться от емкости нагрузочного кабеля, из-за лишнего сдвига фаз в выходном каскаде. Между выходом ОУ и кабеля включите резистор около 300 ом.

PS. Туннельник без вакуума ИМХО - студенческая игрушка. Реально только графит и будете рассматривать, пока не надоест. Надо AFM обзаводиться, хотя, конечно, понятно, что на коленке без опыта сделать сложно, а $40К не дадут. Хотя могу поделиться японской статьей про то, как сделать из оптики от DVD.

[psi]

Вот разумный совет. Причем 10 Мом надо взять 0805 или 0603. И учитывать, что далеко не всякий ОУ будет работать устойчиво с 10 Мом в обратной связи. Из тех, что будут - ad825. Еще усилитель может возбуждаться от емкости нагрузочного кабеля, из-за лишнего сдвига фаз в выходном каскаде. Между выходом ОУ и кабеля включите резистор около 300 ом.

PS. Туннельник без вакуума ИМХО - студенческая игрушка. Реально только графит и будете рассматривать, пока не надоест. Надо AFM обзаводиться, хотя, конечно, понятно, что на коленке без опыта сделать сложно, а $40К не дадут. Хотя могу поделиться японской статьей про то, как сделать из оптики от DVD.

Нам атомное разрешение особо и не нужно, нам бы наши наночастицы смотреть. Проблема в том, что у наших Харьковских коллег все без проблем с этим схематическим решением, а у нас проблемы....

Статья интересует, спасибо, мыло скину в личку

[DS]

Нам атомное разрешение особо и не нужно, нам бы наши наночастицы смотреть. Проблема в том, что у наших Харьковских коллег все без проблем с этим схематическим решением, а у нас проблемы....

Статья интересует, спасибо, мыло скину в личку

Прикрепленные файлы

 CD_Head_AFM.pdf ( 271.35 килобайт ) Кол-во скачиваний: 378

 

[Silentium]

обратную связь организовывать лучше типичную на 1 резиторе или использовать Т-образное включение? В данной ситуации это играет роль?

[rudy_b]

Шум валит всегда, на графике получаеться почти залитая полоса шириной в 24вольта (от-12 до +12).

А частота какая? КГц, МГц. Это помеха или генерация опера? Что будет если перерезать проводок от входа опера к кабелю? Именно перерезать, оставив остальное как было?

[DS]

обратную связь организовывать лучше типичную на 1 резиторе или использовать Т-образное включение? В данной ситуации это играет роль?

Играет. Ищите в этом разделе дискуссию по трансимпедансным усилителям. Там мы все со всех сторон обсосали уже.

[alex840]

PS. Туннельник без вакуума ИМХО - студенческая игрушка. Реально только графит и будете рассматривать, пока не надоест. Надо AFM обзаводиться, хотя, конечно, понятно, что на коленке без опыта сделать сложно, а $40К не дадут. Хотя могу поделиться японской статьей про то, как сделать из оптики от DVD.

Ну, 40 это у Быкова, наверное. У Логинова всегда дешевле было - http://www.miee.ru/struct/132/. Хотя я давно не в теме.

[Herz]

обратную связь организовывать лучше типичную на 1 резиторе или использовать Т-образное включение? В данной ситуации это играет роль?

Типичную, на одном резисторе, в общем, лучше. Только применить резистор размера 0805 или 0603, как советовал уважаемый DS, будет довольно сложно, сохранив охранное кольцо. Да и мыть в этом случае плату сложнее. Я в таких случаях стараюсь оставлять зазор между ответственными элементами и платой. Мне кажется, выводной вполне подойдёт, покороче ему выводы и экран - всё что нужно.

[DS]

Ну, 40 это у Быкова, наверное. У Логинова всегда дешевле было - http://www.miee.ru/struct/132/. Хотя я давно не в теме.

У Быкова >100 давно. Veeco дешевле, его не поддерживают как отечественного производителя. У Логинова когда-то вообще ровно 5к стоил, как сейчас - не знаю.

Типичную, на одном резисторе, в общем, лучше. Только применить резистор размера 0805 или 0603, как советовал уважаемый DS, будет довольно сложно, сохранив охранное кольцо. Да и мыть в этом случае плату сложнее. Я в таких случаях стараюсь оставлять зазор между ответственными элементами и платой. Мне кажется, выводной вполне подойдёт, покороче ему выводы и экран - всё что нужно.

Надо только, чтобы выводной резистор не был в виде напыленной спиральки. Иначе он из резистора в линию с распределенными параметрами превращается. На 10 Мом уже начинает сказываться.

P.S. Я на 50 Мом (из 6 резисторов 0603) применял флюс FLUX-Plus и не мыл. Утечек заметно не было.

[blackfin]

..конечно, но интересно мнение экспертов: ..прорыв в области нанотехнологий

[DS]

..конечно, но интересно мнение экспертов: ..прорыв в области нанотехнологий

Я читал вроде исходное сообщение. Люди из атомов выложили такую конструкцию, что интерференция на ней в электронном микроскопе дает нечто похожее на S и U. Работа, безусловно, тонкая.
Только смысел в ней какой ? Это улучшенный вариант портрета Обамы из молекул ДНК. В Штатах просто принято кричать изо всех сил про небывалый прорыв в науке при малейшем положительном результате. Аббревиатуру PR все-таки они придумали.

Испарять атомы по одному в первый раз научился еще старик Мюллер году этак в 49 в своем ионно-проекционном микроскопе. Сейчас много работ с ультрахолодными атомами в магнитооптических ловушках - на них и всякие логические элементы демонстрировали даже. Там круче - бит информации соответсвует спиновому состоянию электрона.

[alex840]

..конечно, но интересно мнение экспертов: ..прорыв в области нанотехнологий

речь об вот этом: http://mota.stanford.edu/library.htm
Вы вчитайтесь в слова - "нано-технологии". нано - это приставка, а речь о технологиях. от исследований до технологий - проходит время. причем это время лежит на промежутке от нуля до бесконечности.
в ноль оно не попадает никогда, а в бесконечность - очень часто.

P.S. - "не читайте советских газет за обедом..."(с)

[Herz]

Но мыть надо. Спирт (этиловый) + ацетон + гептан. Потом в парах парить...

А в каких пропорциях? И гептан димесолом не лучше заменить? И что значит "парить"? Что последнее даёт, можно подробнее?

[Tanya]

А в каких пропорциях? И гептан димесолом не лучше заменить? И что значит "парить"? Что последнее даёт, можно подробнее?

А что такое димесол? ДМСО?
Ну... как в русской бане. Пары конденсируются, стекают,... Конденсируется всегда "свежеперегнанный" растворитель, если принять меры от попадания брызг.
Что-то типа аппарата Сокслета. В простейшем виде - цилиндрический стакан, куда помещается плата. Фильтр от брызг снизу - над слоем жидкости. Сверху затыкается круглодонной колбой с холодной водой.
Гептан и диметилсольфоксид совсем разные вещи. Первый - неполярный растворитель. Второй - более универсальный. Мыть все равно как и чем.
А вот парить удобнее достаточно легкокипящей сместью. А ДМСО... Хотя немного добавить не вредно будет.
P.S. Нагревать на водяной бане под вытяжкой (можно даже кухонной).

[Silentium]

Спасибо всем за советы, как оказалось шум наводился с общего провода питания

вопрос на будующее - я так понял целесообразней для таких целей использовать быстродействующие ОУ наподобии ad825?

[DS]

Спасибо всем за советы, как оказалось шум наводился с общего провода питания

вопрос на будующее - я так понял целесообразней для таких целей использовать быстродействующие ОУ наподобии ad825?

Это смотря, что Вы хотите получить. Надо учитывать, что преобразователь ток-напряжение по совместительству является усилительным каскадом с нехилым усилением, поэтому ОУ должен обеспечивать достаточный коэффициент усиления. Если полоса нужна больше 10 Кгц - однозначно скоростные усилители. Если полоса в десятки - сотни герц - надо изучать параметры шумов ОУ на низких частотах, там уже не до быстродействия будет.

[stoker]

Не знаю интересно будет или нет, вот так делают некоторые люди усилитель, увидел в статейке.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

Не знаю интересно будет или нет, вот так делают некоторые люди усилитель, увидел в статейке.

Чем охлаждают и чем питают, интересно. Можно саму статейку посмотреть?

[stoker]

Чем охлаждают и чем питают, интересно. Можно саму статейку посмотреть?

Можно, правда она совсем не относится к тунельному микроскопу. Сам метод интересен.

Прикрепленные файлы

 Piezoelectric_Quartz_Tuning_Forks_for_Scanning_Probe_Microscopy.pdf ( 635.49 килобайт ) Кол-во скачиваний: 202

 

[Silentium]

Возобновлю свои попытки добить его окончательно.

Прочитав ветки форума про преобразователи ток-напряжение, малошумящие ОУ остановился на следующей схеме:

На схеме не показан компенсационный конденсатор для AD8021. Номиналы конденсаторов 0.1 мкф.


У меня два вопроса:
первый касается схемы - что еще учесть для обеспечения стабильной работы предусилителя?
и второй реализации платы - охранное кольцо для AD825 подключать на землю? И стоит ли использовать тефлоновую стойку для токового входа?

Сообщение отредактировал Silentium - Jan 20 2010, 23:24

[Guest_фельдшер_*]

У меня два вопроса:
первый касается схемы - что еще учесть для обеспечения стабильной работы предусилителя?
и второй реализации платы - охранное кольцо для AD825 подключать на землю? И стоит ли использовать тефлоновую стойку для токового входа?

Мне подозрительно кажется большим диапазон от -12 до +12 В. Вам бы хватило -3 +3, имхо.
Думаю, что в этой схеме "общая земля" будет неустойчивой - нужно бы ее зафиксировать каким либо способом. например, применить быстродействующий широкополоснуй ОУ с мощным выходом и поближе к точке измерений - на его вход подать потенциал земли, а с выхода подавать на датчик и вход преобразователя. И резистор 10 мОм - это круто конечно, но емкость монтажа и этот резистор делает неплохую задержку - в результате д.б. всякие нехорошие затухающие колебательные процессы. Вам нужно делать монтаж навесной и безвыводный. Можно попробовать смонтировать микросхему на резисторах с удаленным резистивным слоем 0603 поствленных боком на ребро - в ввиде столбиков ("торчком" т.е. ).

[тавр]

На Вашей схеме положитедьная обратная связь, что нелепо (смотрю по обозначениям, номера ног не проверял).

Сообщение отредактировал Tanya - Jan 21 2010, 10:48

Причина редактирования: Излишнее цитирование

[Herz]

Охранное кольцо на землю, конечно. Тефлоновая стойка не помешает, но 10М резистор - не такое большое сопротивление, чтобы нельзя было обойтись. И входы на схеме перепутаны - тут Вам уже указали.

[Guest_фельдшер_*]

На схеме не показан компенсационный конденсатор для AD8021. Номиналы конденсаторов 0.1 мкф.

А конденсатор рядом с R4 какой планируете ставить?

[Silentium]

В схеме перепутаны инверсные и не инверсные входы между собой для двух ОУ. Я не рассчитывал устанавливать конденсатор параллельно резистору R4.

Сообщение отредактировал Silentium - Jan 21 2010, 10:22

[Guest_фельдшер_*]

Я не рассчитывал устанавливать конденсатор параллельно резистору R4.

Конденсатор, какой то, должен там стоять.

[Silentium]

раньше, в начале темы поднимался вопрос про наличие конденсатора - как результат его исключили из схемы.

[Vadim_Kh]

Дорбый день.
Задам и я свой вопрос.
Есть вариант преобразователя i - U, когда обратная связь берётся не напрямую с выхода ОУ а с выхода делителя выходного напряжения ОУ. Это позволяет уменьшить номиналы резисторов.. Вопрос: какой вариант предпочтительнее с точки зрения шумов, устойчивости усилителя?

[Guest_фельдшер_*]

раньше, в начале темы поднимался вопрос про наличие конденсатора - как результат его исключили из схемы.

Да? Ну не знаю почему вам так посоветовали. Но у качественных майларовых конденсаторов сопротивление по постоянному току до 100 ГОм.
Даже если резистор 10 МОм, то это 1:10000. Шунтировать он ничего не будет.
При ваших полезных 10 кГц всю остальную шумовую полосу в сотни мГц чем зарежете? (считайте полосу не только ту в которой гарантируются паспортные данные - а реальную)

а с выхода делителя выходного напряжения ОУ. Это позволяет уменьшить номиналы резисторов.

Что бы что то поделить нужно сначала усилить. Проблемы с шумами возникают при усилении.

[Silentium]

Майларовые это пленочные полиэтиленовые?

Установка конденсатора срежет верхние частоты?

Насчет ОС с делителя, то это Т-образная ОС, у Достал "Операционные усилители" описано, что такое решение менее эффективно.

Сообщение отредактировал Silentium - Jan 21 2010, 11:12

[Tanya]

Майларовые это пленочные полиэтиленовые?

Почти. Полиэтилен(пока совпадает)терефталатные. Лавсан. Русское название и создание.

[Guest_фельдшер_*]

Майларовые это пленочные полиэтиленовые?

На этот счет не могу ничего сказать. Они продаются в каталогах как mylar.
Бывают от 30 до 100 Гом.

Установка конденсатора срежет верхние частоты?

Ну да. Как интегратор будет работать, или ФНЧ.

[Silentium]

Тогда для f = 10 kHz, R = 10MOm

C=1/(2*Pi*f*R)= 1,6*10^(-12). Значит можно устанавливать конденсатор в 1,6 пФ параллельно резистору? Этим я получается улучшаю соотношение сигнал/шум, стоит такое делать для второго ОУ, который до усиливает сигнал по напряжению?

[Guest_фельдшер_*]

Тогда для f = 10 kHz, R = 10MOm

C=1/(2*Pi*f*R)= 1,6*10^(-12). Значит можно устанавливать конденсатор в 1,6 пФ параллельно резистору? Этим я получается улучшаю соотношение сигнал/шум, стоит такое делать для второго ОУ, который до усиливает сигнал по напряжению?

Датчик помещаете в точку, затем пауза - за это время конденсатор должен гарантированно зарядится до потенциала.
Время если 100 мкс, напряжение считаете 24 В? А резистор 10 мОм?
А зачем вам столько много?
Куда вы потом с этим диапазоном?
Практически все АЦП имеют входной диапазон -2.5,+2.5 В.
И резистор, имхо меньше раз в 10 если поставите - будет только лучше.
1 мОм - тоже хороший резистор.

ЗЫ насчет участия резистора в формуле я бы не спешил. Тут нужно подумать какую формулу выбрать. Может быть через время интегрирования считать?

Сообщение отредактировал фельдшер - Jan 21 2010, 12:23

[Silentium]

Я расчет брал как в Достал "Операционные усилители" стр. 415.

Сообщение отредактировал Silentium - Jan 21 2010, 12:29

[Guest_фельдшер_*]

Я расчет брал как в Достал "Операционные усилители" стр. 415.

В той схеме наверное ток в конденсатор течет через резистор?
А тут ток с выхода ОУ попадает сразу на конденсатор (резистор то параллельно включен, а не последователбно).

[Silentium]

Вот:

[Guest_фельдшер_*]

Вот:

Ну да, правильно все пишут. А что там сказано про расчет емкости конденсатора?

[Silentium]

Нашел из формулы 12.46 (на рисунке приведена).

[Guest_фельдшер_*]

Нашел из формулы 12.46 (на рисунке приведена).

Имхо, там может быть общефизический смысл - всетаки расчет шумов.
Для меня не понятно и не очевидно.

[Herz]

Дорбый день.
Задам и я свой вопрос.
Есть вариант преобразователя i - U, когда обратная связь берётся не напрямую с выхода ОУ а с выхода делителя выходного напряжения ОУ. Это позволяет уменьшить номиналы резисторов.. Вопрос: какой вариант предпочтительнее с точки зрения шумов, устойчивости усилителя?

Такой вариант по шумам однозначно хуже.

[Silentium]

С учетом вышесказанного, текущая схема:


Необходимо ли вводить ФНЧ для второго ОУ который усиливает по напряжению?
Можно ли использовать расчет емкости конденсатора, как я приводил выше?

[jam]

С учетом вышесказанного, текущая схема:


Необходимо ли вводить ФНЧ для второго ОУ который усиливает по напряжению?
Можно ли использовать расчет емкости конденсатора, как я приводил выше?

Сигнал \ шум можно улучшить ещё на порядок (на мой взгляд) сделав из усилителя интегратор, который и будет элементом ПИ- регулятора.

[Silentium]

и этот интегратор не даст мне действительного значения величины тока в данный момент времени, или даст?

[jam]

и этот интегратор не даст мне действительного значения величины тока в данный момент времени, или даст?

Конечно даст - ток как приращение напряжения по времени. Вместо AD825 лучше взять LMP7721.
ЗЫ на вход нужно поставить источник тока противоположенного направления туннельному. (Ну например 10Гом 10в). Можно в качестве источника тока использовать обратнозапертый диод, а его ток регулировать температурой.

[Silentium]

AD825 лежит уже передо мной. Не понял насчет источника тока? Зачем мне он, если у меня есть свой "источник тока"?

[jam]

AD825 лежит уже передо мной. Не понял насчет источника тока? Зачем мне он, если у меня есть свой "источник тока"?

То что AD825 есть в наличии, это конечно хорошо - с ним вполне можно работать , а заказать другой не помешает.
Источник компенсирующего тока нужен поскольку у интегратора нет сопротивления в цепи обратной связи, а соответственно и шуметь там нечему.
PS Делать лучше на фторопласте. Мы покупали фольгированный на рынке и заказывали платы на своём материале - стоют ровно столько же , только вот с металлизацией проблемы.

[Silentium]

Не совсем стала ясна мне структура такого усилителя. Величина туннельного тока меняется со временем, компенсирующий его значение должен меняться так же, что бы суммарная сумма токов равнялась нулю? Если так то за счет чего происходит усиление? Где можно ознакомится со схемой такого преобразователя и принципом его работы или можете рассказать вкратце?

[jam]

Не совсем стала ясна мне структура такого усилителя. Величина туннельного тока меняется со временем, компенсирующий его значение должен меняться так же, что бы суммарная сумма токов равнялась нулю? Если так то за счет чего происходит усиление? Где можно ознакомится со схемой такого преобразователя и принципом его работы или можете рассказать вкратце?

Всё работает точно так же как у Вас сейчас - только пи-регулятор будет во входном интеграторе. Единственная проблема в таком решении, что этот интегратор надо сначала чем-то установить в ноль. Источник тока компенсирует втекающий туннельный ток, чтобы в сумме было ноль. Понятно , что отрабатывать изменения на выходе интегратора будут ваши пьезокерамические актуаторы, а управляющее напряжение и будет полезным сигналом. Ёмкость интегратора может быть очень маленькой - если требуется высокая чувствительность - даже единицы пикофарад, хотя думаю , что лучше взять десятки (это тот конденсатор , что стоит у Вас на ad825 : всё что требуется сделать это убрать резистор 1Мом и приделать управляемый источник тока на вход). Если у Вас например конденсатор 10пф, то изменение туннельного тока на 1на за 10мс даст изменение 10мв, что вполне уверенно регистрируется.

[Silentium]

в такой реализации прямое измерение тока невозможно, поскольку система стремится его скомпенсировать до 0, а величина тока пропорциональна напряжению, это хорошо для режимов постоянного тока, но так же приходится измерять в режиме постоянной высоты когда изменяется сам ток, поскольку быстродействие ПИ-регулятора может вносить погрешности при перемещении зонда, как следствие изменение туннельного тока.

p.s. я студент, 1 семестр аналоговой схемотехники в университете, мало дал знаний, основное это самообучение по-этому если я где-то заблуждаюсь просьба меня поправить и строго не судить, спасибо за помощь.

Сообщение отредактировал Silentium - Jan 21 2010, 20:22