Измерение переменного тока

[ReIm]

Господа (и дамы) приветствую! Собираю одну очередную измерялку, содержит значит она некоторое количество функциональных блоков. Вот в реализации одного из них я хотел бы получить совет.
Значит нужно мне всего-навсего измерить ток, протекающий в цепи. Частотный диапазон DC- 1MHz. Диапазон тока примерно 10pA - 1A. Метрологию пока опущу, пусть будет условно "лучшее, что удастся реализовать" (Я прекрасно понимаю как звучат такие фразы, если кто не понял, в данном сообщении есть доля сарказма. Что бы не рассказывали в комментариях как я не понимаю, что пишу). Интересуют концептуальные решения данной задачи. Возможно у кого-то был опыт. Я, конечно, пишу пока модельки, но наверняка у кого-то есть какой-то практический опыт в данном вопросе. Заранее всем спасибо!

[BlackKilkennyCat]

от 10^-11 до 1... с какой точностью хотите измерять?

[tonyk]

Диапазон 12 порядков... Даже интересно, это что за задача, где нужно измерять и 10 пикоампер, и 1А?
Общий подход состоит в использовании нескольких усилителей для каждого поддиапазона и/или усилителя с программируемым коэффициентом передачи.
Представляешь, как разводить плату для измерения 10пА? ИМХО, требования какие-то нереальные. Озвучил бы ты задачу, глядищь, и упростили бы её.

[ReIm]

Да... есть такой диапазон...
Ну про точность написал, хотя бы определится с методом измерения, там посмотрим.
Задача - снять спектр импеданса. Это если в общем. Мне бы ему, так, между прочим, и коррекцию фазы организовать....

[BlackKilkennyCat]

Про точность Вы ничего не написали.

[ReIm]

Попробуем тогда так: нижний порог 100пА, точность +-3%. Разрешение 1па

[Adagumer]

точность +-3%. Разрешение 1па

Ту товарищ в соседней теме пикоамперметр собирает, вам бы объединиться!
https://www.radiokot.ru/forum/viewtopic ... 0&t=174339

[El-Eng]

... Частотный диапазон DC- 1MHz ... нижний порог 100пА, точность +-3%. Разрешение 1па

Не выйдет. При устоявшемся токе в 100пА флуктуации этого тока в полосе частот 1МГц будут иметь среднеквадратическое значение 5.6пА только из-за дробового шума (неустранимая компонента), добавьте туда остальные источники (шумы пассивных компонентов, собственный шум усилителя и т.д.) и прикиньте, что реально получится.

[ReIm]

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=3946140#p3946140"]

... Частотный диапазон DC- 1MHz ... нижний порог 100пА, точность +-3%. Разрешение 1па

Не выйдет. При устоявшемся токе в 100пА флуктуации этого тока в полосе частот 1МГц будут иметь среднеквадратическое значение 5.6пА только из-за дробового шума (неустранимая компонента), добавьте туда остальные источники (шумы пассивных компонентов, собственный шум усилителя и т.д.) и прикиньте, что реально получится. [/uquote]

Полностью согласен, по этому изначально и написал, пока "как получится". На краях диапазона так тем более. Я допускаю на краю и 30%... наверное... но это не точно... считаю

Добавлено after 4 minutes 6 seconds:
[uquote="Adagumer",url="/forum/viewtopic.php?p=3946137#p3946137"]

точность +-3%. Разрешение 1па

Ту товарищ в соседней теме пикоамперметр собирает, вам бы объединиться!
https://www.radiokot.ru/forum/viewtopic ... 0&t=174339 [/uquote] Спасибо, почитаем. Там смотрю у него просто трансимпедансный усилитель. Это замечательно, но у меня диапазон не узкий, вот думаю. Пока склоняюсь к прямому измерению, нужно бы точность посчитать такого безобразия. А там подумаю

[BlackKilkennyCat]

прямое - это наверное, бит около 40...

[ReIm]

[uquote="BlackKilkennyCat",url="/forum/viewtopic.php?p=3946161#p3946161"]прямое - это наверное, бит около 40...[/uquote]
не не не, я имел ввиду падение на шунте.... в нескольких поддиапазонах.

Добавлено after 1 hour 24 minutes 40 seconds:
Хорошо, если попробовать решить в лоб... Давайте, позорьте меня))))

[КРАМ]

[uquote="ReIm",url="/forum/viewtopic.php?p=3946107#p3946107"]Задача - снять спектр импеданса. Это если в общем.....[/uquote]
"Спектр импеданса" - это что такое? У Вас импеданс изменяется во времени?
ЗЫ. Я канешна понимаю, что речь идет о векторном анализаторе (VNA - vector network analyzer), но нахрена употреблять термины, значение которых вы плохо понимаете?

[uquote="ReIm",url="/forum/viewtopic.php?p=3946167#p3946167"]Давайте, позорьте меня[/uquote]
Вы сначала сравните свои хотелки хотя бы с известными векторными анализаторами. Неплохо бы вам купить небезизвестный китайский nanoVNA (цена вполне доступная), который измеряет от 100 кГц до 1,5 ГГц и почувствовать реальные импедансы вживую прямо на диаграмме Вольперта или в линейной частотной развертке. Ну чтобы не пытаться измерять пикоамперы на 1 МГц...

[BlackKilkennyCat]

несколько поддиапазонов... интересно, сколько их получится на таком отрезке, ведь даже от 100 пА с шагом в 1 пА это 10 000 000 шагов измерить.
Что-то упорно мне подсказывает, что стоимость в рублях будет примерно такая же цифра. Ну, может на нолик меньше.

[ReIm]

[uquote="КРАМ",url="/forum/viewtopic.php?p=3946305#p3946305"][uquote="ReIm",url="/forum/viewtopic.php?p=3946107#p3946107"]Задача - снять спектр импеданса. Это если в общем.....[/uquote]
"Спектр импеданса" - это что такое? У Вас импеданс изменяется во времени?
ЗЫ. Я канешна понимаю, что речь идет о векторном анализаторе (VNA - vector network analyzer), но нахрена употреблять термины, значение которых вы плохо понимаете?

[uquote="ReIm",url="/forum/viewtopic.php?p=3946167#p3946167"]Давайте, позорьте меня[/uquote]
Вы сначала сравните свои хотелки хотя бы с известными векторными анализаторами. Неплохо бы вам купить небезизвестный китайский nanoVNA (цена вполне доступная), который измеряет от 100 кГц до 1,5 ГГц и почувствовать реальные импедансы вживую прямо на диаграмме Вольперта или в линейной частотной развертке. Ну чтобы не пытаться измерять пикоамперы на 1 МГц...[/uquote]

Не совсем
Меня как раз больше интересует низкочастотная область, до 1Мгц, даже возможно до 500кГц. Сейчас рассматриваю https://potentiostat.ru/product/%D0%BF% ... 0%B8%D1%8F

В принципе это то что нужно, тут же и описана задача, которую нужно решить. Мне нужна зависимость мнимой составляющей от действительной.


Добавлено after 2 minutes 52 seconds:
[uquote="BlackKilkennyCat",url="/forum/viewtopic.php?p=3946323#p3946323"]несколько поддиапазонов... интересно, сколько их получится на таком отрезке, ведь даже от 100 пА с шагом в 1 пА это 10 000 000 шагов измерить.
Что-то упорно мне подсказывает, что стоимость в рублях будет примерно такая же цифра. Ну, может на нолик меньше.[/uquote]
Тут я тоже не корректно выразился, я говорил про край диапазона, нет конечно необходимости в середине иметь такое разрешение. Я завтра посчитаю реально необходимые цифры, сегодня не получится. Тогда можно будет говорить более конструктивно.

Добавлено after 9 minutes 38 seconds:
https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/52 ... 7_2017.pdf

По ссылке документ, определения которого я "плохо понимаю". Тем не менее пользуюсь именно этими формулировками. ЗЫ. Пдф сейчас просто нагуглил, по диагонали пролистал - вроде похож, нет возможности сейчас отправить что-то проверенное (я с ноутбуком в аэропорту), извиняйте.

[КРАМ]

[uquote="ReIm",url="/forum/viewtopic.php?p=3946555#p3946555"]Мне нужна зависимость мнимой составляющей от действительной.[/uquote]
Мой коммент был не об этом.
Речь шла о том, что комплЕксный импеданс на частоте 0,5...1 МГц - это не те пределы измерений тока, которые вы изложили. На низкой частоте в единицы и менее герц - это реализуемо. Но на коленке такое не сделать. Поэтому упомянутый вами прибор стоит около 7 килобаксов.

[ReIm]

Господа, я еще подчеркну, что у меня нет желания (точнее желание есть))) на***ть судьбу! и сделать из пластиковой будылки и звуковой карты аналог, я именно и рассматриваю приобретение этого прибора (выше) как практически безальтернативное решение. Тем не менее, мои наколеночные возможности не самые плохие, у меня есть ряд более менского измерительного оборудования, и спортивный интерес. Опять же, у данного прибора диапазоны следующие: импеданс 5мОм 50МОм, частота 0,1мГц 1МГц, Разрешение по току до 1 пА
Разрешение по потенциалу до 40 мкВ,. Это совершенно не значит что в любой комбинации этих параметров выдерживаются одни и те же метрологические характеристики. Чего стоит только эта таблица
По этому измерять 20пА с точностью 0,1% не имеет смысла. А вот в каких диапазонах и с какой погрешностью что необходимо измерить - это нужно посчитать. Чем я чуть позже и займусь.
ПС. Я, в принципе, занимаюсь разработкой различного измерительного оборудования, правда не такого... Измерять время с точностью 92пС мне приходилось. А токи такие на практике я не измерял.

[КРАМ]

Ну тогда не понятна постановка задачи. Измерение импеданса на определенной частоте достаточно детерминированная задача. Симулятор тут не в тему, только как прикидка для железной реализации.
Берете МК с запасом по скорости разрешению и цепляете к нему схему измерения тока и напряжения. Генерацию накачки и гетеродина для квадратурного приемника обеспечить несложно. Если хотите высокое разрешение по частоте, то стоит использовать DDS генерацию накачки и гетеродина.

[ReIm]

Да, я так это и вижу в общих чертах. Мне интересны были советы именно по описанному узлу. По железу. Как грамотно реализовать. А куда загнать полученный результат - вариантов масса. И плисины валяются и и контроллеры с "запасом", типа imx8. Думаю потянет)) заодно яндекс навигвтор встрою)))

[КРАМ]

Понимаете, вопрос в той форме, в которой вы его задали, не имеет ответа. Особенно в рамках этого форума. Задача весьма специфическая. А вы хотите, чтобы вам дали совет, словно она типовая. Специфичность этой задачи - высокие фазовые требования. Если бы вы пришли с частным вопросом по фазовым характеристикам уже выбранной схемотехники, с уже проработанными процентов на 70 вопросами, то тогда МОЖЕТ БЫТЬ вам что либо полезное предложили. А так на практически пустом месте это все выглядит как просьба сделать за вас эскизный проект.
Уровень вопроса по факту соответствует аналоговой ветке форума электроникс.ру. но все что я уже сказал, остается в силе. Иначе вас даже не услышат.
Как то так.

[ReIm]

Да, понял. Я ждал фразы " сделать работу за вас". Хорошо, у меня есть некоторые мысли, я по возвращению поэкспериментирую, напишу здесь. Возможно кто- то прокомментирует, а может кому будут интересны практические результаты (с любым знаком). Всем спасибо!