Hallo, ich will die Impedanzen von Metall-Flüssigkeitsübergängen im Bereich von ca. 10kOhm-10MOhm (umschaltbar...) bei 1 kHz messen. Der Trick dabei ist aber, dass, um elektrochemische Änderungen zu vermeiden, der Teststrom unter 100 nA bleiben sollte. Tja, nun sind 10 kOhm * 100 nA = 1 mV. Nicht mehr. Wie würdet ihr da vorgehen? Eine Festspannung über einem Teilerwiderstand anlegen und dann die Spannung am Übergang messen? Oder lieber eine spannungsgesteuerte Stromquelle verwenden? Für Eure Tipps bin ich dankbar!
Definitiv Stromquelle, Widerstände als Bauteile sind zu vermeiden, weil ihr Rauschen stört. Wenn Widerstände, dann dünnschicht-Typen. Die rauschen weniger.
Mit einer AC Stromquelle arbeiten und die Spannung mit einem Lock-in verstaerken. Dann ist man die Thermospannungen los.
Das Rauschen der meisten Widerstände ist ziehmlich gleich. Nur Kohlewiderstände sollte man vor allem bei eher niedrigen Frequenzen vermeiden, wenn da eine nennenswerte Spannung anliegt. Die alternative zu einen Widerstand wäre hier wohl ein Kondensator um den Strom einzuprägen. Bei 1 kHz 100 nA durch einen Kondensator zu schicken sollte relativ einfach sein. Die maximal 1 mV an der Probe kann man dabei vernachlässigen - man bekommt also schon mit einer Spannungsquelle von z.B: 1 V und einem Kondensator (ca. 15 pF) einen eingeprägten Strom. Die Spannung mißt man dann mit einem hochohmigen Verstärker. Um eingekoppelte Störungen zu vermeiden und für die Phaseninformation wird man wohl mit phasenrichtiger gleichrichtung messen müssen.
Alternativ zu kapazitiver Kopplung, transformatorische Kopplung. zB mit einer stromkopensierten Drossel, welche ja auch ein Trafo ist. Da zB 100mVpp induzieren und mit einem Seriewiderstand von 100MOhm auf 1nA runter. Der Spannungsmessverstaerker sollte dann sub-pA eingangsstrom haben. zB ein LMC6001A, den mit Faktor 100 verstaerken lassen und mit einem AD630 gleichrichten, dann nochmals faktor 20 versterken.
Oh danke! Wie ist das mit dem Kondensator zum Strom einprägen gemeint? Das check ich nicht ganz. ps: Die zu messenden Übergänge haben aufgrund der elektrochemischen Doppelschicht annähernd kapazitive Eigenschaften. Die Ohm-Angabe bei 1 kHz ist nur bei sowas der Standard zur Vergleichbarkeit.
Naja. Ein Kondensator leitet ja den Strom, den Wechselstrom und kann dabei beliebige Spannungen ueberbruecken. Der Poster meinte, dass bei 1kHz die 15pF grad 1nA durchlassen.
Hmm, das verstehe ich schon, aber der Strom hängt ja auch von der zu messenden Impedanz ab. Oder meint Ihr, einen Kondensator in einem Spannungsteiler zu verwenden?
Der Kondensator und die Probe bilden einen Spannungsteiler. Die Nichtlinearität die dadurch entsteht kann man später rechnereisch korrigieren, falls nötig. Je nach Auslegung fließt eventuell bei einer hochohmigeren Probe weniger Strom, oder bei einer niederohmigen Probe etwas mehr. Die genannten 15 pF haben bei 1 kHz rund 10 MOhm an Impedanz. Das reicht bei 1 V für die gewünschten 100 nA. Bei einem echten 10 MOhm Widerstand hat man ohnehin das Problem, das man da auch parasitäre Kapazitäten hat, ein reiner Widerstand wird das also ohnehin nicht sein. Eine kleine Herausforderung könnte es sein die Eingangskapazität des Verstärkers und die parasitären Kapazitäten klein zu halten. Das trift aber auf alle Formen zu. Bei den meisten Verstärkern geht es aber trotzdem nicht ohne einen Widerstand, denn irgendwie muß man den Gleichspannungspegel definieren. So schlimm ist das Rauschen eines Widerstandes aber auch nicht, solange man es nicht sehr eilig hat. Wegen der Kapazität der Leitungen und der Eingangskapazität des Verstärkers wird man ohnehin kaum um eine rechnerische Korrektor herumkommen. Ensprechend könnte man die Phasenrichtige Gleichrichtung auch digital machen, im PC oder µC.
Wegen der Kapazität dachte ich an einen aktiv getriebenen Schirm für die Messleitung...
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