Наноамперметр

[Mickle]

Защитных эквипотенциальных колец с двух сторон на обычном текстолите вполне хватает для диапазона в десятки-сотни пА. Гигаомные цепи цифровых вольтметров, омметров и т.д. именно так и защищают. Никаких прорезей или отверстий в плате делать не нужно.
1N4148 действительно не самый лучший вариант (особенно в прозрачном корпусе). Почему бы не использовать пару jfet-ов, например, PN4117. Даже старые добрые сборки КПС104 при 100-200 мВ дают утечку всего десяток пА.

[YS]

А задайте этот вопрос самому автору.

А идея, кстати.

Защитных эквипотенциальных колец с двух сторон на обычном текстолите вполне хватает для диапазона в десятки-сотни пА.

Да, это планируется.

особенно в прозрачном корпусе

Хехе, ну в прозрачном понятное дело.

Над защитой я еще подумаю.

[mihleb]

Каковы результаты экспериментов?

[YS]

Устройство было собрано в том же году, калибровано на достойном оборудовании и, кажется, до сих пор трудится в школьной лаборатории.

Единственная проблема - когда подключен внешний источник питания, имеется помеха в виде смещения; значения не уходят в ноль. Но это не страшно, т.к. устройство штатно предназначено для работы от аккумулятора, а при работе от аккумулятора все отлично. Видимо, эта особенность связана с тем, что в качестве точки подключения экрана выбрана не физическая земля устройства, что при подключении источника питания приводит к смещению потенциалов по причине того, что в сетевом импульсном источнике питания есть емкость, шунтирующая трансформатор и обеспечивающая связь с сетью по ВЧ. Можно было бы проверить эту гипотезу, подключив обычный трансформаторный блок питания, работающий на сетевой частоте, но мне лень. От аккумулятора, повторюсь, все работает без проблем, и автономности устройства более чем достаточно.

Кроме того, не очень удобно, что диапазон измерений несимметричен - не слишком удобно отлавливать ноль фототока, я как-то об этом сразу не подумал. Впрочем, это решается несколько большей аккуратностью при проведении измерений. Это можно исправить, но никто особо не жаловался, так что я оставил как есть.

Других недостатков за прошедшие пять лет отмечено не было.

UPD:

А, е-мое, я посмотрел картинки в первом посте, эта тема относится к тестовой/первой итерации наноамперметра! Чуть позже (по-моему, через год или около того) я сделал второй вариант - полноценный наноамперметр на STM32 с дисплеем и встроенным источником смещения; по сути, целостное решение для той лабораторной работы. Написанное выше относится к нему. Это устройство заменило то, о котором шла речь в этой теме.

[12943]

По-моему, это верх идиотизма, применять 50 и 9 МГц ОУ и делать из них ФНЧ на единицы герц.
Для этих целей есть инструментальные усилители.

[mihleb]

Меня больше интересует аналоговая часть. До какого минимального измеряемого входного тока удалось опуститься? Применялись ли особые меры на входе: охранные кольца, тефлоновые стойки и т.д.? Как себя зарекомендовали защитные диоды 1N4148?

[74LS00]

[uquote="12943",url="/forum/viewtopic.php?p=3918418#p3918418"]По-моему, это верх идиотизма, применять[/uquote] я тоже считаю верхом идиотизма применять микросхемы американской компании которая делает самые дорогие детали для перобразования уровней. Почему бы не использовать отечественный продукт, у нас ведь полно своих разработок. Например ещё в советские времена мы копировали микросхемы этой же американской фирмы и применяли их в узко специализированой технике и аналогов им нет(кроме американских), только эти детали сейчас совершенно не востребованы и нигде не применяются.

Ну а если по теме, то автор не огурцами на рынке торгует, а наверняка работает на какомто заводите, а им великий AD присылает образцы даром, да и вообще у них есть чуть ли не все детали этой фирмы, ведь большая часть промышленной электроники собирается именно на них. Скорее всего у них просто больше ничего нет, так зачем ставить чтото хуже.

Встречал уже подобные разработки, когда надо было быстро штучно для предприятия. При наличии схем, повторяемости у них никакой, никто не повторил, просто куча дорогих деталей которые трудно купить. Но у авторов они даром

[12943]

[uquote="74LS00",url="/forum/viewtopic.php?p=3918789#p3918789"]Скорее всего у них просто больше ничего нет, так зачем ставить чтото хуже.[/uquote]
В том-то и дело, что можно выбрать в разы дешевле и в сто раз лучше, например у автора статьи
АД8638 - Offset Voltage 9 uV, Offset Voltage Drift 0.04 uV/*C. А у ТСа
АД8651 - 350 uV и 4 uV/*C.

[YS]

По-моему, это верх идиотизма, применять 50 и 9 МГц ОУ и делать из них ФНЧ на единицы герц.

По-моему, верх идиотизма покупать ОУ за деньги, когда подходящие ОУ есть даром.

им великий AD присылает образцы даром, да и вообще у них есть чуть ли не все детали этой фирмы, ведь большая часть промышленной электроники собирается именно на них.

Почти так. Еще тогда, давно, когда я был моложе и счастливее, добрые люди отсыпали мне горсть очень неплохих ОУ.

При наличии схем, повторяемости у них никакой, никто не повторил

Справедливости ради, распиновка у восьмивыводных ОУ стандартная, так что можно заменить на какой-нибудь MCP6022. Сразу предупреждаю, это я сейчас просто для примера сказал, точную адекватность параметров не гарантирую.

Вот так наноамперметр выглядит:

Спойлер

До какого минимального измеряемого входного тока удалось опуститься?

Ну минимум-то очевиден - ноль. Я так понимаю, вас интересует точность и разрешение. Разрешение прибора по току 1 нА, точность измерения тока 0.2%. Калибровка проводилась по прибору Keithley 2400. Мне кажется, для школьного наноамперметра - адекватно.

Данные калибровки, большая картинка.

Собственно измерение проводится встроенным АЦП STM32F051R8T6. В качестве опорного источника используется REF192GSZ. По нему перед каждым измерением проводится калибровка, т.к. в STM32 опорным источником АЦП всегда является напряжение питания (кроме некоторых МК серии). Точное значение напряжения используемого экземпляра REF192GSZ было измерено вольтметром В7-78/1 и записано в память контроллера. С помощью этого же вольтметра был калиброван канал измерения напряжения встроенного источника смещения.

Применялись ли особые меры на входе: охранные кольца, тефлоновые стойки и т.д.?

Я ограничился охранными кольцами. Фрагмент топологии:

Спойлер

Как себя зарекомендовали защитные диоды 1N4148?

Да вроде не очень мешают. Есть подозрения, что небольшая нелинейность в начале обусловлена их наличием, но дальше экспериментировать я не стал.