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` 本帖最后由 gk320830 于 2015-3-8 15:19 编辑
微电流在探索、测试、研究领域，用途广泛，是打开电子测试微观领域的一把钥匙。人类探索微观电流世界的过程从pA级到fA，再到aA，现已经进入单个电子时代。 人们往往认为，DIY一个1pA测试器是需要经历巨大挑战的。本文试图说明，通过适当的方法和传统而简单的成熟技术，不仅可以很好的解决了测试1pA的问题，同时可以把测试下限做到1fA以下，进入aA领域。 01、电路图及说明 用电池供电，微功耗设计； 电池选9V，用低压差低功耗的HT7150三端稳压成5V，自耗电<4uA； 然后用双运放的一半，把5V分成±2.5V双电源，这部分耗电<22uA； R3和R4把-2.5V分压成100mV作为标准电压，由R5=100G提供测试用的1pA标准电流。这部分耗电5uA； 最后，双运放的另一半接成经典负反馈I-V转换电路，这部分耗电16uA； 运放采用LMC6062AIN，很便宜的东西，典型Ib=10fA，典型Vos=100uV，耗电32uA； 运放也可以用LMC6042AIN，很便宜的东西，典型Ib=2fA，典型Vos=1000uV，耗电20uA； R6提供保护，不至于因偶然输入过压而导致运放损坏； R7是反馈电阻，C4是反馈电容，用于抵消输入电容的影响，提高响应时间，同时也与R7一起提供一定的时间常数。 合计耗电<47uA，一节9V充电电池（350mAh）可以使用7000多个小时。如果换用LMC6042AIN，总耗电<35uA，电池可以使用10000小时。 电路很简单，预期会很顺利，但实际上很艰难。大概是Multisim对于超高阻部分做的不好。 可以看到，仿真软件把主运放的Vos取了0.35mV，另外也肯定加入了Ib的影响，最后的输出有一点偏差，很正常。 除了个别元件比较难找外，其余都是很常见的。 特殊的元件，主要是100G的电阻。 元件细节 04、元件布局 先裁减好万能板，主要元件排布一下。 上边是电源，右下是输入，左下是输出。 05、制作输入隔离岛 此处为关键部位，隔离岛需要高度绝缘。 采用优质BNC插座，确认绝缘部分是特富龙材料，这是常见的最好的绝缘材料，电阻率可以超过10的15次方欧姆-厘米。 不仅如此，BNC插座的外皮，要强制在地电位，这样与中心导体的电位差就很小（<1mV），这样才能保证漏电不超过0.1fA。 06、输入岛岛芯的制作 这部分要实现良好的机械支撑和电气绝缘，同时要尽量减少体积以免不必要的输入电容和感染，这样就直接在中心导体上焊接成四叉，分别接输入、反馈电阻Rf、反馈电容Cf、运放输入/保护电阻。 07、元件安装和焊接 这部分没有啥特别的，常规做法。 不过也比较麻烦，断断续续焊了两个小时，刚刚完成。 标准电压源，不仅有0.1V，而且增加了10mV： 背面，尽量避免交叉： 2011-7-1 19:00补充，昨天焊完后发现两处小问题，改正后： 08、反馈电容制作 其实还没有焊接完成，发现运放的输出还没有接，反馈电容还没有位置，补做一个。 这个电容要求超低漏电、很小的容量，难于找到成品，只有自己做。 用外径0.55、内径0.34的特富龙单芯双绞线8cm，加密双绞。测试一下，4.7pF，可以了。 09、安装基本完成 又发现一个错误，电压源的地接错了，接到了-2.5V上去。改正后，装上大部分元件后： 10、初步测试 用Mengxin DIY手持6位半测试，不给予任何电流信号，即输入电流为零，只接上反馈电阻和反馈电容，零点貌似正常，不装盒时有干扰，装盒后大约为1.7mW，也就是17fA 加上1pA内部电流后，输出大约是91.5mV，也就是915fA，正常。 11、初步采集 仍然用Mengxin 6.5，测试时保存在内部MicroSD卡中，采集了零点和1pA信号，结果非常平稳，噪音非常小。至此，1pA超微电流测试仪DIY成功！ ` 
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