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...

Пальцем в небо:
две термопары. Один спай при одной температуре, но, конечно, выше окружающей среды, второй - тоже где-то рядом термостатируецца. При известном и стабильном выходном сопротивлении получаем то,что надо.

А на что он будет нагружаться?

Какое максимальное падение напряжения на нагрузке ? Если не сильно большое, до 1-2 В, то вполне можно использовать набор высокоомных резисторов + источник напряжения 150-300 В.

На интегратор на ОУ. Но там некоторое смещение... Вот и думаю про реле, но насколько может быть стабильна емкость контактов... Наверняка кто-то подобное делал - я не сама придумала, вроде бы.. кажется... или сон был? Вопрос в том, какие тут могут быть подводные камни - утечки реле, наводки от катушки...


Такой метод мне известен, но где взять такие резисторы - 10^14, да еще поменьше размером...

На переключающемся конденсаторе можно сделать эквивалент последовательного сопротивления,
Req = 1/CFclk. (см аттачмент)
Так что по идее можно получать в эквиваленте большие сопротивления.
Правда при столь малых токах нужно будет учитывать и токи утечки ключей и их емкость, так что может и не работать.
Взято из книги: Demystifying Switched-Capacitor Circuits, валяется на gigapedia

Один из возможных способов построения генератора малых токов описан в прикрепленной статье

На ум приходят 2 вещи:
1) Фирма "триггер" http://trigger.ru/resistor.shtml - я у них покупал резисторы на 150 ГОм, правда 10%-ные. Максимум у них есть 1 ТОм.
2) Генератор линейно изменяющегося напряжения и конденсатор соответствующей емкости. Здесь, как мне кажется, точность достижима побольше, но время работы ограничено временем нарастания. Хотя это самое время можно сделать хоть час

Можно сделать так: организуете параллельное соединение из резистора 0,1 Ом и 10 МОм. Пропускаете через цепь калиброванный ток 1 мА. В ветке 10 МОм будет ток 10 пА. И при разумных нагрузках не будет сильно зависеть от сопр. нагрузки. Если нужно точно- резистор 0,1 Ом нужно взять из фольговых, типа С5, или набрать из параллельных. 10 МОм- ный можно взять С2-29В, непример.

Это мне не очень нравится... ведь хотелось, как лучше... 10pA с разрешением в процент....
Смещение-то бог с ним, а вот дрейф его...
По поводу переходов... Как раз, статейку выше подкинули... Вроде бы здорово... Но меня сомнения гложут - там разность токов, фактически, используется. А разность двух больших величин... Каждая из них шумит..
Настрой был простой - релюшка герконовая (ее подвижный контакт) заряжается от 100 mV до 10V, потом разряжается куда надо. Еще можно частоту варьировать. За 10 секунд можно от одного до тысячи раз...
Динамический диапазон 10^5, а если еще конденсатор к ней подцепить...


Тут у Вас получится 100 микровольт на резисторе... А смещение и дрейф его... Или я путаю что-то?

1 Ом и 100 МОм -> 1 мВ. Устраивает?
Вообще занятная идея, мне понравилось.
2 Designer56 ->

Смещение и дрейф- это уже проблема интегратора. Вопрос стоял: как получить ток 10 пА. Кстати, если в интеграьоре применить ОУ, стабилизированный прерыванием, то его смещение- 5мкВ, а дрейф порядка сотых долей мкВ/град.

И вообще, раз Вам нужен ток 10 пА то и его последующая обработка потребует борьбы со всеми паразитными эффектами, типа токов утечки, и т.п.


Не, лучше не 100 МОм. Автору хотелось воспроизводимость порядка 1%, на 100 МОм прецизионных резисторов не бывает.

10х10

Там в самом начале писала, что нужно для калибровки того, что есть. Про стабилизированные ОУ давно в курсе - там входной ток большой с соответствующим дрейфом. Поэтому напряжение должно быть сотни милливольт, как мне кажется... поправьте. Подобную конструкцию из двух деталей делали для испытания трансимпедансных усилителей - только на конденсаторах вместо резисторов.
Вот еще в шкафу валяется вакуумный фотоэлемент. Там электроды далеко разнесены - утечки не будет. Может на него светить можно с целью токогенерации? Кто-нибудь знает?


Наводок хочется поменьше... размеры, экраны...

Тогда вместо мегаомного резистора можно применить Т-образную схему.

Разность токов у КМОП ОУ действительно может быть порядка самого вх. тока. Вопрос его дрейфа- достаточно темный. Измерить трудно. А коммутируемые конденсаторы девушку смущают, очевидно, из-за необходимости применения реле, а это- низкая скорость и больште времена интегрирования, утечки конденсаторов и наводки на него тоже повлияют. Хотя, смотря какие напряжения коммутировать. Но если большие- тогда скважность малую нужно делать, тоже проблема.

Кроме того, имеет место термо- ЭДС контактов реле.

Времена и термоЭДС, которая тут будет ничтожна, как раз, девушку (Отрицать- не отрицать... Обижаться - не обижаться - не решила еще...) и не смущают, а привлекают... Фактически интегрируется заряд. И довольно-таки долго.
И объяснять все - тоже долго. Фактически нужен медленный калибратор-компенсатор двойного назначения. Примерно, суть такая - есть сигнал маленький и, как бы, "помеха" большая, но известно, что воспроизводимая во времени и по величине. Поэтому хочется ее компенсировать на входе, чтобы не ставить бОльшую емкость в интеграторе, дабы он не зашкаливал, и разрешение не уменьшилось...
Вопрос был про реле - есть ли там какие-нибудь хитрые тонкости (типа - радиоактивное загрязнение и т.п. фантазии...)

Один из самых простых и воспроизводимых источников малых токов - фотоэффект на p-n переходе с большими временами жизни (малыми утечками), особенно если диод подморозить пельтьюшкой. Есть диоды с малыми утечками (а-ля BAV199) в стеклянном корпусе, суем их их в светонепроницаемый ящик и светодиодом слегка посвечиваем. Ток утечки компенсируется таким же диодом, но не освещаемым. Очень удобно также в качестве таких (фото)диодов использовать полевики серии 2N4116-4118 или КП307А,Г в металлическом корпусе, спилив крышку одного из них и сделав окно из эпоксидки.

По идее длинный геркон в самопальной катушкой (чтобы избежать утечки по корпусу готового реле) должен обеспечить достаточно большое сопротивление. Думаю, что 10^14 получить можно. Большее значение сопротивления потребуют как минимум осушенного воздуха

Что-то не попадалось в руки геркона на переключение. Разломать релюшку? А может РЭС55 и так сойдет?
Там, вроде хорошо (далеко) выводы разнесены. И обмотка заэкранирована. А зачем осушать, хотя и можно? Есть любители фотоэффект прямо в воздухе исследовать. Аж 300 вольт прикладывают - достаточно мало, чтобы не было усиления.
А про радиоактивность реле вроде в памяти запало, что бэта или альфа-активные изотопы добавляли для пробиваемости...

Компенсация при 10 pa не будет устойчивой. А вот если развить идею, взяв ваккумный фотоэлемент, и, поставив за ним обычный фотодиод, с помощью него стабилизировать стевой поток через фотоэлемент, можно будет добиться искомого тока и стабильности на комнате.

Спасибо, а ссылок нет на это? Вот компенсация мне не очень нравится. Вычитание... а шумы складываются...
А что скажете про вакуумный фотоэлемент?

Если взять со щелочным катодом под ультрафиолет, его темновой ток будет несколко е в секунду. Поэтому, если обеспечить стабильный световой поток (только не надо его фокусировать на маленькую площадку), все будет работать.

Собственный ток затвора хороших p-n переходных ПТ при комнатной температуре порядка 0,1 пА, и хорошо воспроизводится, так что получить разность лучше 0,05 пА проблем нет.

Решение в принципе абсолютно правильное, у меня почти точно так и был сделан источник микротоков для тестирования полевиков (только фотоэлементов было два), но сегодня несколько проблемное в реализации - СЦВ-шки не на всех углах есть, громоздки (ловят мусор), да и утечки по их стеклу тоже не нулевые. Плюс мультипликативный шум вакуумного фотоэлемента довольно велик.

Можно, кстати, воспользоваться первым динодом ФЭУ при отсутствии фотоэлемента.

Разламать лучше, так как на поверхности стекла меньше вода абсорбируется. По этой же причине и осушать. Если нужно переключение - то можно взять два геркона и запитать в противофазе. Можно также "замкнуть" геркон маленьким магнитом, и подобрать положение этого магнита, чтоб катушкой он размыкался. В отношении изотопов - для получения заметных токов нужны довольно большие интесивности. Фоном в 10 мкР/час можно пренебречь. Ионизационные дозиметры начинают что-то показывать по-моему с нескольких Р/час

Вот склероз подсказал, что радиоактивное загрязнение является одним из лимитирующих факторов в электрометрических лампах. Дело не в космическом фоне, который никак не победить, а в альфа и бета-активных примесях в металлах.
А ежели релюшку силиконовым лаком покрыть, или еще чем-нибудь покруче?
Чем релюшка привлекает - легко калибровать - линейная она. Напряжение и частота побольше - и уже легко измерить ток (заряд за единицу времени) стрелочным прибором, а линейность фотокатодов под вопросом. Там еще эффекты памяти...в ФЭУ. Еще не знаю, где взять подходящий источник света. Нету в шкафу...

Светодиод синий яркий вполне сгодится. Эффекты памяти катода сказываться не должны, они в случае щелочных катодов все равно в электронах (ну, может, сотнях) в секунду измеряются. Будет примерно на порядок меньше дробового шума. Да и вообще эта память важна при детектировании отдельных фотонов, а у Вас войдет в средний фототок.
При малых токах линейность весьма велика, в 1% точно уложитесь.
Хотя кому с чем привычнее дело иметь ...
Стекло, кстати, ничем не надо покрывать, вымыть и высушить очень хорошо. У всякого покрытия по поверхности, по-моему, больше ток, чем по поверхности правильно очищенного стекла. Гигаомные резисторы в стеклянные баллоны недаром запаивают.

Это плюс - сразу слышно, что работает, старается... не зря электричество кушает.

Относительно номиналов резисторов-С5-50 до 500МОм при неплохой точности.
Вы ,Татьяна,весьма коварны.Вы ничего не сказали о приёмнике тока.При измерении малых токов используют большие резисторы,например в ИМТ измеритель малых токов в хромотографе.
Было бы весьма желательно объяснить куда вы этот ток собираетесь направлять.

Сказала выше, но повторюсь - в интегратор не ОУ. ИМТ-05 есть от хромАтографа - их для них и делали, здоров больно... и стар... Боюсь даже дотронуться... там внутри... конденсатор дрожит от моего страха...
Если ничего путного не получится - может отважусь... Но нужен маленький.

Извините не разглядел,однако всё равно вопрос -а R в интеграторе каков?
И ещё я может заблуждаюсь ,но выход с хроматографа по напряжению весьма велик.Как же ОУ его терпит?Если чтото в хроматографии изменилось-приношу свои извинения

Линейная? Не пойму я чего-то. Думал релюшка единственно чем привлекает - простотой реализации. Как-то не верится мне, что с помощью реле реально формировать стабильные интервалы, особенно короткие - механика... То пружинка у него растянулась (нагрелась), то контакты потёрлись, то магнитное поле поменялось... Увеличивая частоту переключений, время "полёта" контакта не уменьшить (тут нужно и ток катушки менять) - о какой линейности речь?

Вы, наверное, принцип не уловили. Релюшка на переключение. Летающий контакт летит наверх. Там, на верхнем контакте его поджидает напряжение, какое я захочу. Напряжение там должно быть много больше, чем смещение ОУ интегратора. Емкость контакта заряжается быстро - маленькая она - несколько пик.
Потом этот контакт летит вниз к другому контакту, а это вход интегратора, где она и разряжается. Тоже быстро. При каждом таком акте переносится фиксированный заряд при фиксированном напряжении.
Напряжение можно менять, число полетов - тоже. Можно к собственной емкости еще и добавить....
Линейность получается по числу полетов и по напряжению верхнего контакта. Кажется, что хорошая должна быть.


Рация на танке... ИМТ от хроматографа, которого нет. И не для хроматографа это все. ИМТ измеряет компенсационным способом ток (заряд). Поэтому его может и можно было бы использовать в качестве генератора тока, если покурочить... сильно.
Но нужно маленькое... Может, с батарейным питанием... И за три рубля... А ПИД большой.
А выход с пламенно-ионизационного детектора по напряжению велик, ох, велик, да... Генератор тока... на ПИДе хроматографа - хорошая идея. Регулировка тока вентилем напуска газа. Мечта поэта.

Дарю

Уловили - дребезг контаков -> переменное эл поле -> погрешности краевого эффекта меньшего кондюка (про утечки - молчим давно) -> полное г,,но разочарование.

Вы о чем? Про краевые эффекты и утечки подробнее..., пожалуйста..., разочаруйте меня Вашим полным разочарованием... Может Вы недопоняли - ждем довольно долго после переключения...
Я хочу попробовать именно это... пока. В первую очередь... Дребезга я, как раз, и не боюсь что-то...

Линейность - да, а вот шум - думать надо. Кондерчик Ваш будет заряжаться - разряжаться с неопределенностью +-sqrt(количества электронов на нем при данном напряжении).

Гораздо хуже то, что контакт будет "сухим" (как следствие - контактный шум), а передача тока - импульсной. Далеко не всякому интегратору это (долбежка его порциями зарядов) понравится. Плюс наводка от катушки.

Так, в любом варианте, количество прибывающих электронов в единицу времени будет иметь именно такую неопределенность.


Не очень-то и импульсная. Полетим ночью - резистор на входе + входная емкость ОУ сгладят. Все равно - заряду некуда деваться...
Наводки от катушки - это немножко пугает, но кажется, что интеграл от них будет нуль... Если не будет зашкала и выпрямления паразитного (не знаю, где). А про сухие контакты не очень понятно. Предполагается, что напряжение начальное будет от 100 mV. Ну, пусть останется даже 1 mV разность потенциалов. Немного. Вроде бы, бывают мокрые контакты со ртутью?

Да, вроде порядка корня из двух получается коэффициент шума. Так что можно принебречь.

А если без реле. берем , например, импульсы прямоугольной формы, стабильной амплитуды 1 V и частотой 1 Hz и пропускаем через кондер 10 pF на вход интегратора. Тогда кондер зарядится на q=U*C=1*10^-11, а действующий ток который протечет через кондер I=q/t=10^-11/1= 10рА (t=1s т.к. частота импульсов 1 Hz). Напряжением, частотой и емкостью можно варьировать. А реле , наверое, быстро сломается да и точность, наверное, будет плохая (емкость кондера наверное постабильней чем у мех. контакта реле).
Беру свои слова обратно (по спаду импульса будет отрицательный ток и ниче не выйдет тупанул)

А не будет ли кто нибудь так любезен объяснить -чем вас резистор и источник пт не устраивает??????

Температурный дрейф
Тепловой шум, нужно как-то ограничить полосу до 1Гц
Подразумевает постоянную низкоомную нагрузку

По мне так лучше всего компенсировать как уже писали выше. Взять например пару светодиод-фотодиод в оптроне. Светить светодиодом, появившийся ток фотодиода пускать через нагрузку. Стекая с нагрузки измерять ток трансимпедансным усилителем и регулировать яркость свечения светодиода.

Просмотрел все, но так и не понял- а что за нагрузка? Через какое сопротивление должен течь этот ток? Интересно падение напряжения на нагрузке..

В моем случае нагрузка - вход трансимедансного усилителя (а Вы у кого спрашиваете?). Моя проблема была решена нахождением у друзей резистора 1 Том. И то не очень удобно было. Напряжение на нем надо было держать небольшое (входное смещение приходилось стабилизировать термостатом) с высокой точностью - милливольты с точностью лучше процента..


С тепловым шумом Вы ошибаетесь. Без всяких формул представьте себе интегратор с оторванным входом. Совсем без резистора - с бесконечно большим резистором...
Вот... тоже непонятно мне, как Вы собираетесь фототок в нагрузку заставить течь...

Если уж тянет на коммутируемые конденсаторы и реле, то лучше взять ртутные герконовые. Контактные неприятности у них на порядки лучше, чем у обычных. Но переключающих на ум не приходит. Можно использовать 2 реле с НР контактами, и управлять ими таким образом, чтобы было мертвое время- оба выключены- превышающее время срабатывания. Недостатки: нужно монтировать их вертикально, не работают на пониженной температуре. А в остальном- очень широкий диапазон коммутируемых токов, в т.ч. и малые, и с термо ЭДС все намного лучше. Утечки между контактами по корпусу самого реле волновать не должны- напряжения малы. Остается бороться с утечками от других (более высоковольтных) узлов схемы. На ум приходят оптореле, но изготовители помалкивают относительно инжекции заряда при переключении, поэтому в данном случае- лучше не рисковать. Хотя я делал на них развязку на летающем конденсаторе, работает, но у меня напряжения были около 5 В и емкости порядка 0,1 мкФ.

взять индуктивносвязанные (на воздухе) катушки, подключить на вход вашего устр-ва 1ю, а во 2ю подать ток, зная взаимоиндуктивность ...
лишь бы наведенная эдс не превысила допустимых значений, если вход сранительно высокоомный

У меня один раз получился хороший источник тока из таблетки со стронцием (10е7) и электрода - удивительно стабильно работает - но он не полезный, и у меня его отобрали.
А ещё делал источник из батарейки и резистора несколько том, у батарейки эдс ниотчего не зависит , поэтому получается стабильно (годятся даже севшие батарейки).
Так же на батарейках диоды смещаю - годами работают и помех не дают. Пожалуй, самое сложное это найти резистор - я брал из измерителей вакуума, такие в стеклянном корпусе, как у геркона, но они кривые от температуры и напряжения.

Вот примерно так и получилось. Пришлось этот резистор термостатировать. Многооборотный проволочный потенциометр и батарейка (или опорник хороший). Стабильность получилась где-то лучше сотни аттоампер при токах в сотню фемтоампер. От напряжения кривизны не наблюдалось.