Система его конечно скомпенсирует, но вполне за конечное время, ну скажем на 1мс - вот этот импульс и является полезной информацией.

Получается, что если я в указанной выше схеме, убираю только резистор ОС, оставляя конденсатор емкостью 1пФ, после этого интегратора на 1нА тока напряжение на выходе за 1мкс, измениться на 1мВ, я его могу усилить вторым ОУ по напряжению, до любого удобного мне значения. Я правильно понимаю?
Меня только смущает создание компенсирующего тока. Поэтому я и склоняюсь больше к той схеме которую приводил.

Вобщем да, но 1пф это уже много меньше входной ёмкости усилителя и сравнимо со всякими паразитными эффектами. Кроме того усилитель в такой полосе будет шуметь гораздо сильнее чем 1мв. Есть ещё наводки, абсорбция, утечки - это сложный в исполнении, но самый малошумящий метод.

Получается, что можно развести плату с посадочным местом под резистор, но его не устанавливать, и поработать с таким усилителем, если не не удастся создать компенсацию туннельному току, то просто запаять резистор и получиться уже чистый усилитель без интегратора. Но это получается навесным монтажом надо делать, как тогда припаивать цепь ОС?

Можно конечно по-разному делать, но я делаю навесным на смд - входная ножка микросхемы распрямляется (чтобы не касалась платы) и под неё в дырку на плате вставляется конденсатор на другую сторону платы(при этом монтажник плачет). Вход припаивается проводом к этому висячему выводу.
PS у LMP7721 очень хорошая распиновка - позволяет залить верхний слой землёй.

Я правильно понял насчет реализации компенсации.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

А если не вводить компенсацию, то не будет ПИ регулятора, а будет просто интегратор?

Правильно, только 1Мом мало - шуметь будет. Нужен 1Гом. Нужно составить электромеханическую модель актуатора (жесть) и туннельного промежутка и загнать это вместе с остальной схемой в spice (ну тогда точно получится).

Можно такой велосипед готовый купить (лучше и быстрее образец заказать) IVC102 называется или другие из той же оперы.
Там сброс имеется, поэтому можно не компенсировать.

Я пожалуй попробую сделать обычный усилитель без интегратора, потому что учитывая сколько проблем у меня с данным преобразователем, то с интегратором я столкнусь с большими проблемами.

Вы сами заметили, что разница заключается только в одном резисторе и одно другому не мешает - если сразу предусмотреть возможность использования интегратора, то в будущем можно будет переключить в другой режим и сравнить результаты... Успехов.

Как нечему? А резистор источника тока? А сам источник напряжения?


Всегда считал, что резистор 1ГОм шумит сильнее резистора 1МОм.



И это правильно. Тем более, что конденсатор в ОС и так добавляет каскаду интегрирующие свойства. Только ёмкость, возможно, придётся ещё увеличивать.

Шум 1Мом будет доминировать, в данном случае интересен ток, а не напряжение, поэтому чем больше номинал тем меньше шум.

А оказывается не всегда...

Ёмкость конденсатора присутствует в регулирующей характеристике ПИ-фильтра , поэтому критична. Какая она должна быть оценить можно только имея модели всего устройства.
Единственно , в чём у меня сомнения - является ли туннельный переход источником тока?

насколько увеличить? или какой методикой расчета воспользоваться.

Да, всё верно. Тут я согласен.


Методика у Вас есть, но без подбора наверняка не обойтись.

В одном из режимов микроскоп работает при фиксированном напряжении между иглой и образцом, а стабильный ток поддерживается регулировкой расстояния (механической обратной связью). Можно менять это напряжение примерно так, как делается для фотодиода - изменением напряжения на неинвертирующем входе (и, соответственно, на инвертирующем будет меняться). В таком случае несколько затруднительно (но можно) подавать на суммирующий вход заданный ток и использовать интегратор. Если уж использовать интегратор, то если последовательно с конденсатором поставить резистор+конденсатор, то сразу получится ПИ-регулятор.

Подбор будет связан, с отклонением параметров конденсатора или же с тем что ОУ с такой емкостью может "не завестись" ?

Он может завестись (зазвенеть) при слишком малой емкости.

Если в интегратор что-то втекает, то должно что-то и вытекать. Использование резистора в обратной связи не самый хороший метод с точки зрения шума, поскольку разность потенциалов между входом и выходом весьма мала. Последовательно включенный с конденсатором RC не решает этой проблемы, и на мой взгляд в усилитель (интегратор) лучше не лазить для настройки регулятора - лучше его загерметизировать или залить чем-нибудь накрайняк.

Если на суммирующий вход подавать заданный ток, то такой же отрицательный ток и будет протекать через туннельный переход.
Та цепочка, о которой я писала, не для того, о чем Вы подумали. А по поводу лазить для настройки, то нет такой проблемы, а вот заливать не нужно. Воздух - лучший изолятор.

На воздухе на объектах налеплено довольно много воды с грязью. Иголка будет там тонуть, а при отработке обратной связи - тянуть за собой эту грязь. С туннельным током надо бы в вакууме работать.

Может сгореть или высохнуть под таким микрофеном. А про вакуум в данном случае не нужно и думать, кажется. А если и иголку залить, то картинка будет очень стабильная.

Картинка будет стабильная в смысле "нифига не видно". Проблема с водой, вообще говоря, принципиальная для воздуха. Мешает уже для AFM, а тут все тоньше.

Вы поняли.
А про воду. Видела просто с продувкой аргоном. Вроде бы работал.

Всем доброго времени суток. Это снова я.
Расскажу о прогрессе.
Текущая схема:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
В данной конфигурации преобразователя усиление составляет 10^9, то есть передаточная функция 1нА-1В, и верхняя частота ограничена 1,6кГц.
При отсутствии входного сигнала на выходе следующее (еще добавится коррекция нуля):
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
В системе поменялась карта сбора и вывода данных, теперь в ней АЦП/ЦАП стали 16 битными, добавились новые усилители для пъезоактуаторов, и система переехала на real-time платформу. Соответственно и система регулирования стала в цифровом виде.
Лучшее, что удалось получить:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Ток не поддерживается точно, и убегает. Обычно получается вот такая картина:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Ранее в теме мне давали замечания по поводу петли быстродействия, и системы стабилизации туннельного тока. Я ознакомился с принципом работы и настройки ПИ регулятора, но как реализовать в данном случае не знаю.
Преобразователь тестировал подавая на вход ток через два диода включенные параллельно.

p.s. я решил продолжить в этой теме, по этому приношу извинения если посчитаете, что нужно было в другом месте продолжить.

...похоже на неустойчивость петли....надо корректировать

Добрый день! Результаты трудов и не большой отчет:
Область сканирования 37*37 мкм, наночастички оксида железа

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Данный результат удалось получить с токовым преобразователем на OPA129 820 МОм в обратной связи. Шум составляет 6 мВ (пик-пик). Есть и второй преобразователь, двухкаскадный по советам DS: AD825 (токовый преобразователь 10МОм ОС) + AD8021 (усиление по напряжению Ку = 100), но с ним у меня получился шум побольше, НО он стабильно работает без самовозбуждения, чего нельзя сказать о OPA129 820 МОм в обратной связи (самовозбуждение удается устранить использованием длинных иголок, но все равно проблемно). Преобразователь в экране расположен максимально близко к игле, но проводок (тефлоновый) к иголке в длину 6 см и вносит дополнительным шум (не экранированный). Платы вымыты в ультразвуковой установке.

Будет ли целесообразно перейти на интегратор, к примеру IVC102, то туннельный ток величиной 1 нА, за время интегрирования 1 мс при конденсаторе 10 пФ, на выходе будет 0,1 вольт, при шуме (из графика в даташите, входная емкость = емкость туннельного контакта около 10 пФ) составить 105 мкВ (среднеквадратичное) или около 420 мкВ (пик-пик).

Какие еще можно использовать приемы для увеличения соотношения сигнал/шум?

Спасибо.

p.s. установка будет размещена в вакууме

Сейчас приешл к такой схеме, покритикуйте, спасибо

Нажмите для просмотра прикрепленного файла