Источник (суб)пикоамперных токов., Посоветуйте или пошлите. Опции

[Tanya]

Хочется иметь самопальный (Keithley не предлагать) источник малых токов для калибровки. Ток не обязательно должен быть постоянным, важна интегральная стабильность (воспроизводимость) за 10 секунд примерно.. Относительную погрешность поменьше процента бы на уровне 10pA.
Где-то в недрах склероза пылится идея с релюшкой, которая конденсатор коммутирует, или ключи?
Не помнит он - склероз.
Заранее...

[Rockstein]

я имею в виду вот что

Эскизы прикрепленных изображений

 

[jam]

я имею в виду вот что

Но это скорее источник напряжения - внутреннее сопротивление такой схемы порядка 100Мом.
PS Для оценки сопротивления использовал схему замещения PVI1050.

[Rockstein]

Но это скорее источник напряжения - внутреннее сопротивление такой схемы порядка 100Мом.
PS Для оценки сопротивления использовал схему замещения PVI1050.

Неужели в фотодиоде такое большое сопротивление. PVI1050 какой-то странный. 8 мкА ток дает. А что если взять фототранзистор и использовать переход база-эммитер. Там ведь ток будет в B раз меньше чем фототок. А что если для деления тока вообще использовать транзистор. Пропускать ток через коллектор-эммитер и на ток из базы пускать на следующий транзистор. Конечно все это дело термостабилизировать.

[jam]

Неужели в фотодиоде такое большое сопротивление. PVI1050 какой-то странный. 8 мкА ток дает. А что если взять фототранзистор и использовать переход база-эммитер. Там ведь ток будет в B раз меньше чем фототок. А что если для деления тока вообще использовать транзистор. Пропускать ток через коллектор-эммитер и на ток из базы пускать на следующий транзистор. Конечно все это дело термостабилизировать.

Получить маленький ток не проблема - проблема чтобы он был стабильным и с высоким выходным сопротивлением. В качестве такого думал использовать вакуумный фотодиод - там фотокатод как у фэу , поэтому проблем с темновым током и температурой нет. Но есть проблема со светом, который на него падает - он то должен быть постоянным....

[Rockstein]

Получить маленький ток не проблема - проблема чтобы он был стабильным и с высоким выходным сопротивлением. В качестве такого думал использовать вакуумный фотодиод - там фотокатод как у фэу , поэтому проблем с темновым током и температурой нет. Но есть проблема со светом, который на него падает - он то должен быть постоянным....

Можно измерять ток с вакуумного фотодиода и по нему выставлять яркость светодиода. Вот такую вот обратную связь. К тому же для светодиода можно поставить фильтр и зажигать его большим током. А можно использовать люминесцентное свечение каких-нибудь бактерий

А идею с батарейкой и "Tом-ным" сопротивлением опробую, не верится что-то в постоянство сопротивления. Еще на счет сопротивлений интересует следующее, у меня есть 10 Гом и 1Гом смдэшнки 1206 от vishay, сгодятся ли они или нужны с ножками из-за утечек?

Если их ставить на печатную плату FR4 проделав разрез между падами какие утечки будут? У кого есть опыт с смдешными высокоомными? Не шумят ли сильно? Еще их можно очень удобно guardовать прямо на печатной плате не надевая кольца. Да и из-за небольшой массы и размеров их удобнее термостабилизировать, они плоские.

Интересует еще их применение в трансимпедансном усилителе в качестве обратной связи. И чем лучше их коммутировать для разных диапазонов. Reed реле какие посоветуете? Но это уже офф-топ получается.

Но это скорее источник напряжения - внутреннее сопротивление такой схемы порядка 100Мом.
PS Для оценки сопротивления использовал схему замещения PVI1050.

Да, теперь дошло только, что у фотодиода помимо емкости еще и около 100Мом сопротивление паразитное параллельно. Но оно ведь будет относительно постоянно. Тоесть если нагружать такой источник тока относительно низкими нагрузками (вход трансимпедансного усилителя) то утечка в этих 100Мом будет меньше ppm, так как входное сопротивление=Rfeedback/Aopenloop. Вроде бы все круто получается.

[Tanya]

А идею с батарейкой и "Tом-ным" сопротивлением опробую, не верится что-то в постоянство сопротивления. Еще на счет сопротивлений интересует следующее, у меня есть 10 Гом и 1Гом смдэшнки 1206 от vishay, сгодятся ли они или нужны с ножками из-за утечек?

Если их ставить на печатную плату FR4 проделав разрез между падами какие утечки будут? У кого есть опыт с смдешными высокоомными? Не шумят ли сильно? Еще их можно очень удобно guardовать прямо на печатной плате не надевая кольца. Да и из-за небольшой массы и размеров их удобнее термостабилизировать, они плоские.

Все зависит от тока, которым Вы хотите калибровать. И точности. Надо учитывать температурный дрейф смещения нуля входа (будет входить в напряжение, которое прикладывается к резистору). Само смещение вычисляется.
К примеру...
Пусть хочется задать 100 фА с точностью 100 аА. Резистор 1 ТОм. Напряжение на нем должно быть 100 мв с точностью 100 мкв. С резистором 100 ГОм нужно будет уже гарантировать 10 мв с точностью 10 мкв. Что затруднительно. Последовательная цепочка хороша тем, что легче измерить суммарное сопротивление с помощью калькулятора. Про FR4 не скажу, а на тефлоне все нормально. В воздухе еще лучше. Мыть надо хорошо. И окольцевать вход.

[Rockstein]

Все зависит от тока, которым Вы хотите калибровать. И точности. Надо учитывать температурный дрейф смещения нуля входа (будет входить в напряжение, которое прикладывается к резистору). Само смещение вычисляется.
К примеру...
Пусть хочется задать 100 фА с точностью 100 аА. Резистор 1 ТОм. Напряжение на нем должно быть 100 мв с точностью 100 мкв. С резистором 100 ГОм нужно будет уже гарантировать 10 мв с точностью 10 мкв. Что затруднительно. Последовательная цепочка хороша тем, что легче измерить суммарное сопротивление с помощью калькулятора. Про FR4 не скажу, а на тефлоне все нормально. В воздухе еще лучше. Мыть надо хорошо. И окольцевать вход.

На счет дрейфа ака оффсета: мой AD549 дрейфует 15 микровольт на градус. Если исходить из батарейки 1,5В, то это где-то 100ppm. Что вполне удовлетворительно и входит линейно в ошибку тока. Смамое главное, чтоб сопротивление в 10Гом не дрейфовало больше промиля. Тогда 100фА можно с точностью до 100аА получить. Ну по крайней мере я так думаю.

В схеме трансимпеданса негативный вход ОУ я окольцовываю землей, так как позитивный напрямую к земле прицеплен. Вообще заливаю аналоговой землей все и пока вроде косяков не заметил. Ведь даже если и утечки в 100Гигомном порядке, то при разности потенциалов между инвертирующим и неинвертирующим входами = оффсету (около 100мкв), будет теч 1фА, что для измерения пикоампер один промиль. Довольно не плохо. А на чистом FR4 утечки по поверхности в десятках тераом.

Прокомментируйте мой пост выше, ведь на самом деле если выходное сопротивление источника тока 100Мом и этот источник тока подать на трансимпедансный каскад ОУ с входным меньше ома то ошибка на этих 100 МОм будет меньше 100ppm. Или я чего-то не понимаю?

[jam]

Прокомментируйте мой пост выше, ведь на самом деле если выходное сопротивление источника тока 100Мом и этот источник тока подать на трансимпедансный каскад ОУ с входным меньше ома то ошибка на этих 100 МОм будет меньше 100ppm. Или я чего-то не понимаю?

Думаю , что для получения выходного сопротивления надо эти 100Мом помножить на усиление петли - получим скажем 10Гом. Даже если 100Гом - то это меньше , чем в схеме с батарейкой и резистором (10Том). Плюс последняя гальванически развязана, что большой плюс.
Про FR4 : непаяный текстолит в вакууме - отличный материал. Но паяный на воздухе ведёт себя плохо: абсорбирует всякий мусор, втч продукты пайки. Кроме того, , он каким-то образом абсорбирует электроны, что ухудшает сигнал \ шум в зчу (это не более чем догадка, но делаю на фторопласте).

[Rockstein]

Думаю , что для получения выходного сопротивления надо эти 100Мом помножить на усиление петли - получим скажем 10Гом. Даже если 100Гом - то это меньше , чем в схеме с батарейкой и резистором (10Том). Плюс последняя гальванически развязана, что большой плюс.

Непонятно какую петлю вы имеете ввиду. Решил не лениться и нарисовать как я себе это представляю. Два трансимпедансных каскада, один для регулировки другой для измерения. Оба с гигаомом в петле (на рисунке ошибка). На фотодиоде кроме оффсета и (1ГОМ/Open_Loop_Gain) от двух операционников никакого сдвига нет. Допустим это где-то 100мкВ. Поэтому паразитная емкость почти не заряжена и ток через паразитные 100Мом будет 100мкВ/100МОм=1пА. Но взять хороший фотодиод >100Мом и хороший операционник, можно свести к 100фА, что приемлемо. А можно просто линеаризовать и не париться.

Сообщение отредактировал Rockstein - Feb 9 2010, 22:53

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Rockstein]

Непонятно какую петлю вы имеете ввиду. Решил не лениться и нарисовать как я себе это представляю. Два трансимпедансных каскада, один для регулировки другой для измерения. Оба с гигаомом в петле (на рисунке ошибка). На фотодиоде кроме оффсета и (1ГОМ/Open_Loop_Gain) от двух операционников никакого сдвига нет. Допустим это где-то 100мкВ. Поэтому паразитная емкость почти не заряжена и ток через паразитные 100Мом будет 100мкВ/100МОм=1пА. Но взять хороший фотодиод >100Мом и хороший операционник, можно свести к 100фА, что приемлемо. А можно просто линеаризовать и не париться.

Толи я туплю и никто не хочет сказать мне об этом в лицо, толи все сильно задумались и молчат. Как еще объяснить это загадочное молчание?

[jam]

Толи я туплю и никто не хочет сказать мне об этом в лицо, толи все сильно задумались и молчат. Как еще объяснить это загадочное молчание?

Молчат, потому что не знают сопротивления фотодиода - на мой взгляд 100Мом для освещённого фотодиода очень оптимистичная оценка, может быть и меньше. 100мкв смещения реально. Вторая проблема в коэффициенте усиления петли - как её сделать стабильной - ведь там стоит 1Гом, придётся термостатировать...

Опередили То же самое - ионизационная камера, счетчик потока нейтронов, преобразователь импульсы-наноток-частота.

P.S. На работе есть имитатор кинетики реактора, позволяющий задавать маленькие токи(наноамперы то точно, насчет пик не уверен). Завтра уточню принцип действия.

А Вы уверены , что ток не зависит от температуры и напряжения на камере? По собственному опыту могу сказать, что ток в камере до напряжений порядка 500вольт\см примерно пропорционален напряжению, после этого начинается газовое усиление. Про температуру ничего сказать не могу. Может у Вас какая-то особая камера (низкого давления например)? Или с каким-то специальным газом, который не захватывает электроны? Поделитесь опытом.

[Tanya]

А Вы уверены , что ток не зависит от температуры и напряжения на камере? По собственному опыту могу сказать, что ток в камере до напряжений порядка 500вольт\см примерно пропорционален напряжению, после этого начинается газовое усиление.

А как это можно объяснить при малых токах (при малой вероятности рекомбинации)?
И при каком давлении при такой напряженности на длине свободного пробега набирается потенциал ионизации?

[jam]

А как это можно объяснить при малых токах (при малой вероятности рекомбинации)?
И при каком давлении при такой напряженности на длине свободного пробега набирается потенциал ионизации?

Это на воздухе, видимо кислород съедает электроны и чем больше скорость - тем больше ток.

[Tanya]

Это на воздухе, видимо кислород съедает электроны и чем больше скорость - тем больше ток.

Что-то мне это непонятно. Если все пары разделяются и идут своим путем, то ток будет зависеть только от скорости инициирования. Фотоэффект.

[jam]

Что-то мне это непонятно. Если все пары разделяются и идут своим путем, то ток будет зависеть только от скорости инициирования. Фотоэффект.

Однако это было измерено - более того, при 0 вольт тоже был ток благодаря источнику (стронций), а при -10в был ноль. Как это работает не знаю - но эффект был надёжно установлен. Камера была сделана так - заземлённый металлизированный майлар с двух сторон - посредине на расстоянии 1 см вольфрамовые позолоченные проволочки 50мкм (200шт).
Источник подносился к майлару и был хорошо заколлимирован.
Ток измерялся между проволочками. Эффект был симметричный и зависел от того с какой стороны находится источник. Мы строили разные догадки, но так толком и не разобрались.