Измерение тока микроконтроллера, от 1мкА до 100 мА Опции

[kada]

Уважаемые коллеги.

Появилась необходимость измерения потребляемого тока микроконтроллеров для отладки спящих режимов.
Диапазон измеряемых токов от 1 мкА до 100 мА. Ток предполагается измерять непосредственно в разрыве между блокировочным конденсатором и выводом положительного питания микроконтроллера. Т.е. нужно отследить фронт изменения тока например от нескольких мкА до нескольких десятков мА и обратно. Полученный сигнал будет подаваться на АЦП микроконтроллера STM32F4 и передаваться на компьютер через USB. По возможности хотелось бы иметь полосу пропускания аналоговой части порядка 500кГц.

Был собран макет на основе трансимпендансного усилителя с переключаемыми токовыми шунтами: 10 Ом, 100 Ом, 1К, 10К и 100К. Для статичных нагрузок схема работает хорошо, но для быстроизменяемых (реальный случай измерения тока микроконтроллера) возникают большие пульсации измерительного напряжения в следствии постоянного переключения диапазонов. Для уменьшения пульсаций пришлось установить конденсатор 10 мкФ параллельно измеряемой цепи. Пульсации уменьшились, но соответственно возросла постоянная времени.

В связи с этим вопрос, существуют ли в природе какие либо решения для измерения быстроизменяющихся токов в таких больших пределах? Была идея использовать один единственный шунт 10 Ом. Но для микроампер понадобится усилитель с КУ порядка 10^6 и входным напряжением порядка микровольт.
Может есть какие то готовые решения? Думаю многие сталкивались с похожими задачами. Благодарю всех откликнувшихся.

[kada]

Спасибо всем откликнувшимся!

Инструментальный усилитель с изменяемым коэффициентом усиления. AD8221, например. Потом еще один усилитель.

Возможно, но какая тогда будет полоса пропускания тракта, состоящего из двух ОУ с КУ=1000 каждый? Инструментальные усилители ГГЦ диапазона не предлагать

Может, лучше сделать так, например http://www.elcomdesign.ru/ingineer/ingineer_37.html, рис1.

На данный момент так и сделано. Посмотрите пожалуйста прилагаемую схему аналоговой части. ОУ применен AD8628 (GBP = 2.5 MHz). Может нужен пошустрей?

Для "отладки спящих режимов" в подавляющем большинстве случаев достаточно выяснить средний ток, а это легко получается одним-двумя RC- и/или LC-фильтрами и интегратором. Можно, конечно, сделать то же самое программно, например, для презентации, но денег потребуется на порядки больше.

Достаточно гораздо более скромных усилий, я того же мнения. Но, как говорится, хозяин-барин.

Коллеги, я Вас прекрасно понимаю. Но хозяин к сожалению не я.

Нужна многоканальность
Поставь три канала с разными Ку на порядок и измеряй три канала.
и выбирай один для каждого отсчета.
Здесь нужно только учесть разничу в АЧХ и ФЧХ

Вы имеете ввиду использовать один единственный шунт? И одновременно усиливать с него сигнал несколькими усилителями с разными КУ?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[In_an_im_di]

На данный момент так и сделано. Посмотрите пожалуйста прилагаемую схему аналоговой части. ОУ применен AD8628 (GBP = 2.5 MHz). Может нужен пошустрей?
Коллеги, я Вас прекрасно понимаю. Но хозяин к сожалению не я.

Да, схема аналогичная, просто название Rос шунтом сбивает с толку.
Пошустрей - не спасёт, даже идеальный - не спасёт, потому что останется решить еще два вопроса: 1. почти мгновенно измерять+принимать решение об уходе на другой диапазон 2.почти мгновенно переключить диапазон(резисторы ОС).