Электрометрический усилитель У5-11

Что мерить, чем мерить, как мерить. И, естественно - зачем мерить...

При поддержке компании ПРИСТ


Ответить
bsw_m
Вымогатель припоя
Сообщения: 585
Зарегистрирован: Вт янв 10, 2017 17:41:55

Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение bsw_m »

Похоже, этот усилитель пользуется спросом, что на самом деле и не удивительно, так как это самый дешевый способ приобщится к электрометрическим измерениям. По этой причине было решено создать тему посвященную данному прибору и его доработкам.

Усилитель У5-11 разработан Минским Научно Исследовательским Приборостроительным Институтом (МНИПИ). Разработка была завершена в 1978 году. Серийно производился на мощностях производственного объединения «Белвар» с 1984-го до 1992-го года включительно. (период производства в процессе уточнения).

Главный конструктор усилителя Глубокий И.А. он же являлся и главным конструктором В7-45.

У5-11, предназначен для измерения малых токов, а так же напряжений в том числе от высокоомных источников. Входное сопротивление усилителя более 1Е15 Ом (1 ПОм).
При измерении токов, усилитель работает как трансимпедансный преобразователь ток-напряжение с коэффициентами преобразования от 1Е13 В*А до 1Е3 В*А. При этом максимальное выходное напряжение может доходить до ±10В (на самом деле несколько выше, около ±13В).

Усилитель в процессе его жизненного цикла претерпел одну существенную модернизацию.
Основные различия между ранним и поздним вариантом были в корпусе, ранний вариант усилителя производился в малогабаритном корпусе типа Надел-75. Более поздний вариант усилителя производился в собственном оригинальном корпусе, который имел меньшие габариты, нежели малогабаритный корпус типа Надел-75. Еще одно существенное различие между ранним и поздним вариантами усилителя заключается в использованном электрометрическом коммутаторе и входном разъеме.

В раннем варианте усилителя использовался оригинальный коммутатор для данного усилителя. В качестве входного разъема был использован малогабаритный триксиальный разъем с сапфировым изолятором типа BNC. Такие же разъемы применялись во внешнем многоканальном коммутаторе из ЗИП В7Э-42.

В позднем варианте усилителя был применен электрометрический коммутатор типа «ромашка», который так же применялся и в других приборах (Например В7Э-42, В7-49, В7-57/1). Также слегка модернизированный вариант коммутатора "ромашка" применялся в пикомперметрах А2-1 ... А2-4. И стандартизованный триаксиальный разъем с сапфировым изолятором диаметром 10мм, который применялся так же в приборах В7Э-42, В7-49, В7-57 (/1,/3,/4) и последующих, вплоть до пикоамперметра А2-4.

Еще незначительно различие заключается в типе сверхвысокоомных резисторов. В раннем варианте усилителя резисторы номиналом 10ГОм и 1000ГОм были типа «КВМ», в позднем варианте применялись резисторы типа С3-15.

Ранний и поздний варианты усилителя:
Изображение

В качестве входного каскада усилителя применена транзисторная пара НТ002. Данная транзисторная пара была разработана МНИПИ и производилась на производственных мощностях МНИПИ (от кристалла до корпусирования).
Данная транзисторная пара выступает как буфер с очень высоким входным сопротивлением для последующего ОУ 140УД17.

Продолжение следует…
yor
Говорящий с текстолитом
Сообщения: 1677
Зарегистрирован: Сб янв 19, 2008 23:57:27

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение yor »

А для чего конкретно такие применяются? Измерение малых токов - это слишком обще. Вот, например, измерение тока одного электрона - это более интересно))
ZhuraYuk
Встал на лапы
Сообщения: 102
Зарегистрирован: Вс ноя 03, 2019 22:56:22
Откуда: Киев

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение ZhuraYuk »

Я измеряю следуещее (не с помощю У5-11 по по сути тот же прибор В7-49):
1. Входной ток ОУ с алиекспреса проверка на оригинальность.
2. Утечки конденсаторов
3. Утечка контактов реле
bsw_m
Вымогатель припоя
Сообщения: 585
Зарегистрирован: Вт янв 10, 2017 17:41:55

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение bsw_m »

Каков вопрос, таков и ответ.
На самом деле, в радиолюбительских измерениях:
Как выше сказано - утечки всего и вся, не упомянут например отбор транзисторов по утечкам, диодов и т.д.
Компарирование высокоомных резисторов и мер сопротивления.
Так же измерения напряжений в схеме без воздействия на нее, особенно актуально в высокоомных цепях.

На самом деле применений масса, но извините, я это расписывать не буду, так как это потянет как минимум на достаточно большую статью, если даже не на небольшую книжку.
Вопрос в другом, при вашей постановке вопроса, у меня складывается впечатление. что вам приборы такого класса не нужны, как не нужны и измерения, которые можно производить данными приборами. Так чего зачем беспокоится.
А если все же интересно, то в целом, информация в интернете есть, да она не собрана в одном месте/или посте на форуме, но кого это останавливало?
Куча книг выложено в общий доступ и т.д. По книгам, если все же интерес есть, то рекомендую прочесть "Техника электрометрии" под авторством Илюкевич А.М. 1976 года издания.
Несмотря на то что книге уже больше чем полвека, информация в ней до сих пор актуальна и при понимании, что в ней написано, вопросы вроде "для чего такой прибор можно применить" - отпадут сами собой.

Если пойти дальше и не зацикливаться на радиолюбительских применениях, то есть более тяжеловесные применения (мой гугл-фу дан позволил за небольшое отведенное время найти следующие документы):
http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/38799
http://medphysics-irk.ru/publication/pd ... 9-2-ru.pdf
https://ibn.idsi.md/sites/default/files ... -43_12.pdf
http://www.journal-spqeo.org.ua/users/b ... eprint.pdf
https://dissertations.tversu.ru/system/ ... 1412626132
bsw_m
Вымогатель припоя
Сообщения: 585
Зарегистрирован: Вт янв 10, 2017 17:41:55

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение bsw_m »

В силу ряда причин, запланированная статья по данному прибору так и не была закончена.
Но так как были произведены определенные измерения, считаю, что могу ими поделится.

Шум и стабильность нуля усилителя на коэффициенте преобразования 1E12В*А:
Изображение
Измерение тока ±1фА (коэффициент преобразования 1E12В*А)
Изображение
Измерение тока ±5фА (коэффициент преобразования 1E12В*А)
Изображение
Измерение тока ±10фА (коэффициент преобразования 1E12В*А)
Изображение
Измерение тока ±10пА (коэффициент преобразования 1E12В*А)
Изображение

Так же могу подтвердить, что входное сопротивление усилителя в режиме измерения потенциалов составляет более 1 Пета Ом. При этом после установления входного тока (зарядились все изоляторы и диэлектрическая абсорбция изоляторов перестает влиять), входное сопротивление приближается к 10 Пета Ом (немногим ниже). Измерение входного сопротивления проводились при входном напряжении 100В, ток контролировался прибором В7-45. 1Е-1В*В (выходное напряжение усилителя 10В при 100В входных).
ZhuraYuk
Встал на лапы
Сообщения: 102
Зарегистрирован: Вс ноя 03, 2019 22:56:22
Откуда: Киев

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение ZhuraYuk »

Это измерения прибором с переработанным входным каскадом на импортных элементах типа ADA4530 ? Если в стоке то там шумы выше намного.
bsw_m
Вымогатель припоя
Сообщения: 585
Зарегистрирован: Вт янв 10, 2017 17:41:55

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение bsw_m »

Это стоковый прибор, с заменой электролитических конденсаторов на новые, местами Большей емкости. Вход естественно так и остался на НТ002.

Насчет же переделки входного каскада на что-то другое - тут я особо не вижу смысла. "0" усилитель держит вполне себе уверенно. Насчет шума - его можно сделать меньше, переделав усилитель, но нужно ли.
dimka-1982
Родился
Сообщения: 15
Зарегистрирован: Чт сен 29, 2022 21:45:54

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение dimka-1982 »

[uquote="bsw_m",url="/forum/viewtopic.php?p=4294013#p4294013"]В силу ряда причин, запланированная статья по данному прибору так и не была закончена.[/uquote]
А зачем? Все можно прочитать и в первоисточнике: https://ampnuts.ru/y5-11/
Аватара пользователя
MatrixOid
Вымогатель припоя
Сообщения: 633
Зарегистрирован: Вс мар 30, 2014 13:09:29
Откуда: Приморский край, г.Спасск-Дальний
Контактная информация:

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение MatrixOid »

[uquote="dimka-1982",url="/forum/viewtopic.php?p=4297521#p4297521"][uquote="bsw_m",url="/forum/viewtopic.php?p=4294013#p4294013"]В силу ряда причин, запланированная статья по данному прибору так и не была закончена.[/uquote]
А зачем? Все можно прочитать и в первоисточнике: https://ampnuts.ru/y5-11/[/uquote]
Что-то подозрительное продвижение сайта отшельника Шодана:)
С уважением,Алексей
Pavel73
Родился
Сообщения: 1
Зарегистрирован: Пт мар 16, 2018 18:36:26

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение Pavel73 »

Привет всем!
Пытаюсь разобраться в схеме У5-11 (у меня прибор в корпусе типа Надел-75).
Возник вопрос по части установки нуля через потенциометр на передней панели прибора, на схеме обозначен как "R1". Этот резистор имеет перемычку между 2 и 3 выводами, вывод 2 подключен к R19, а вывод 1 к R20 (стрелками указал). А для чего резисторы R19 и R20 соединены напрямую (зеленым показал)? По схеме всё сходится и прозванивается мультиметром, но получается, что эти резисторы R1, R19 и R20 обходятся и напряжение приходит на вывод 5 микросхемы D3 минуя их? При вращении R1 напряжение на 5 выводе D3 никак не изменяется (примерно 8,5 В), на выводе 4 напряжение около 4 В. Видимо, из-за этого на выводе 10 всегда напряжение около 15 В.
Не подскажете, в исправном приборе при установленном нуле прибора, на 10 выводе D3 должно быть напряжение, близкое к 0?
Вложения
У5-11 часть схемы.png
(205.8 КБ) 188 скачиваний
Chekhov
Открыл глаза
Сообщения: 41
Зарегистрирован: Пн сен 15, 2008 19:53:41

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение Chekhov »

Видимо такие рисовальщики ... Они и так старались тут всё запутать.
На 4 ножку там всё приходит, 5 это земля уже какая ...
Алексей Лк
Родился
Сообщения: 4
Зарегистрирован: Вс окт 19, 2025 21:45:41

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение Алексей Лк »

Всем доброго вечера. Я не электрик я биолог, я у меня есть такой усилитель у5-11. Вопрос - мне к нему нужно подключито фотоэлектронный умножитель ФЭУ79. От ФЭУ79 идет кабель - анод, и теоретически он должен подключатся на разъем на задней панели У5-11 (он там один такой, характерный). Напряжение на ФЭУ79 от 600 до 2000V но токи там очень малые, миллиамперы. Вопрос - при прямом подключении андра к У5-11 не сгорит ли усилитель? Понимаю что вопрос может наивный, но я не электрик, мне можно :)
ass20
Держит паяльник хвостом
Сообщения: 915
Зарегистрирован: Пн июн 07, 2010 22:56:01
Откуда: SU

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение ass20 »

А какое максивальное напряжение допустимо на усилителе?
Оно 200 в всего то... А вы ткда хртите 2000в... В 10 раз болтше чем можно..
Алексей Лк
Родился
Сообщения: 4
Зарегистрирован: Вс окт 19, 2025 21:45:41

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение Алексей Лк »

Скажем так я еще до конца не дочитал инструкцию, но пока нигде не могу найти указания именно по верхней границе допустимого напряжения (я уже дошел до описания схем а указаний все нет, что странно). Разъем сзади выглядит как высоковольтный, у меня на блоке питания на 2000V очень похожий
Аватара пользователя
0leg-ch
Встал на лапы
Сообщения: 130
Зарегистрирован: Ср фев 25, 2009 01:49:43
Откуда: Тула

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение 0leg-ch »

[uquote="Алексей Лк",url="/forum/viewtopic.php?p=4755693#p4755693"]Вопрос - при прямом подключении андра к У5-11 не сгорит ли усилитель?[/uquote]
Нет, не сгорит. 600 - 2000 В у ФЭУ на катоде относительно земли. На аноде будут максимум единицы вольт.
Алексей Лк
Родился
Сообщения: 4
Зарегистрирован: Вс окт 19, 2025 21:45:41

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение Алексей Лк »

Спасибо! Правда один мой знакомый что немного в теме сказал что "возможная амплитуда с ФЭУ превосходит предельную для усилителя, который должен снимать сигнал именно с нагрузочного сопротивления"
Алексей Лк
Родился
Сообщения: 4
Зарегистрирован: Вс окт 19, 2025 21:45:41

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сообщение Алексей Лк »

В общем в итоге выход был найден - между ФЭУ и У5-11 я поставил магазин сопротивлений на 100000Ом
Ответить

Вернуться в «Измерения»