Hallo, ich habe ein Problem mit meinem Impedanzwandler. Der sollte Widerstände bis 50-100 GOhm messen, dafür brauche ich ein OP mit Eingangswiderstand von midestens 10^15 Ohm (bei Spannung etwa 15V bis 20V), hab so was änliches gefunden AD549LH und hab die Schaltung die im Datenblatt war genommen, da ich für 4 Punktmessung zwei OP's brauche habe ich einfach zwei gleiche Schaltungen genommen und parallel die Versorgungsschpannung angeschlosssen. Erstes Problem, dass er so mit zwei OP nicht arbeiten will, entweder er misst nichts oder wenn der lange nicht benutzt war am anfang misst was und dann ist Schluss, dann wird am Ausgang die Versorgungsspannung ausgegeben, aber das blöde daran, dass wenn ich Eingang direkt mit Spannungsquelle verbinde funktioniert alles einwandfrei, und wenn über den Widerstand gemessen wird funktioniert widerum nicht. Und zweitens die Schaltung schwingt sehr stark, weiss auch nicht wieso. Da sind die Kapazitäten eingebaut um Hochfrequenz zuentkoppeln, aber anscheind funktioniert es nicht wie erwartet. Kann jemand was zur Schaltung sagen, was da falsch für hochresistive Messung ist? Oder weisst jemand besseres OP für dieser Zweck?
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Vierpunktmessung ? Um den Spannungsabfall in den Leitungen zu kompensieren ? Irgendwas wurde da nicht verstanden...
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Vierpunktmesung sollte gemacht werden, an äußeren Kontakten wird Strom gemessen und an inneren stromlos Spannung, um Spannung zu messen brauche ich Impedanzwandler, da der Widerstand dazwischen sehr hoch ist!
Selbst wenn der OPV 10^15 Ohm am Eingang hat, kann der Aufbau noch eine Katastrophe sein bei solch hochohmiger Geschichte!!! Fehlverhalten durch statische Aufladung sind in diesem Bereich eher die Regel. Flussmittelreste, falsche Isolation usw. werden noch viele Erfahrungen bringen. Der beste Isolator ist in diesem Fall meist die Luft. Aber schon wenn ein Blatt Papier auf dem Schreibtisch verschoben wird, kann sich die Situation durch statische Aufladung dramatisch verändern.
Ja das weiss ich, aber das bringt mich nicht weiter! Wie soll es dann isoliert werden??? oder gibt es dafür spezielle Schaltung?
Was benutzt Du denn fuer Isolierstoffe? Evtl macht es sinn die Eingaenge mit einer Abschirmung zu umgeben die an den AUSGANG des Impedanzwandlers angeschlossen wird ... dadurch liegt naemlich effektiv kein Potential mehr ueber dem Isolierstoff/-Gas zwischen hochohmigem Eingang und niederohmigerer Abschirmung.
> oder gibt es dafür spezielle Schaltung?
Sag doch einfach erst mal WAS du messen willst. Was ist das für ein
Peta-Ohm Widerstand? Wie ist der an die Schaltung angeschlossen? Wie ist
dein Messaufbau?
Eine Widerstandsmessung kann das m.E. so noch nicht sein... :-o
Alex Schmidt wrote: > Vierpunktmesung sollte gemacht werden, an äußeren Kontakten wird Strom > gemessen und an inneren stromlos Spannung, um Spannung zu messen brauche > ich Impedanzwandler, da der Widerstand dazwischen sehr hoch ist! Was Du beschreibst ist Niederohmmessung mit Kelvin-4Punkt-Meßtechnik. Was Du benötigst (für Hochohmmessung) nennt man Guarding, das ist eine aktiv getriebene Abschirmung (getrieben durch die Meßschaltung). Weiterhin sind Dein Problem nicht die 10exp15 Ohm des OPV (die gibt'S nun wirklich an jeder Ecke), sondern deren Eingangsströme (die sollten im Femtoampere-Bereich sein). Meßspannung? Wenn egal, dann nimm 100 oder 250V DC. Dafür gibt's genug gängige Technik für wenige zig Euro zu kaufen.
Ich messe schon mit Koaxialkabel, es werden mit vier Spitzen die Shottky-Kontakten an einer Halbleiter-Probe konaktiert. Aber die Schaltung scheitert sogar wenn ich einfach 3 Widerstände je 1GOhm in Serie nehme und an äußeren Kontakten Spannung anlege und an inneren messe, eigentlich schlicht normale Spannungsteiler, mit kleineren Widerständen (z.B 10M) funktioniert die Schaltung mit grosseren nicht.
Du hast 100pF direkt am Ausgang des OPV - kapazitive Lasten - das vertragen OPV's generell schlecht (bessert sich zu höheren eingestellten Verstärkungen hin).Da Du G=1 hast, wirste mit 100p schlechte Karten bezüglich Schwingneigung haben. Also weg damit (oder mache den hinter einen R, wenn Du unbedingt die Bandbreite begrenzen willst an der Stelle). 4Punkt-Messung brauchst Du übrigens überhaupt nicht, wenn das Meßobjekt nicht gerade extrem niederohmig wird, wo Leitungs/Kontakt-Widerstände bereits zu Fehlern führen könnten.
Andrew Taylor wrote: > > Was Du benötigst (für Hochohmmessung) nennt man Guarding, das ist eine > aktiv getriebene Abschirmung (getrieben durch die Meßschaltung). Guarding habe ich auch berucksichtigt, das sieht man an Schaltung die ich oben gepostet habe, der Kontakt 8 an OP ist für Guarding vorgesehen! > Weiterhin sind Dein Problem nicht die 10exp15 Ohm des OPV (die gibt'S > nun wirklich an jeder Ecke), sondern deren Eingangsströme (die sollten > im Femtoampere-Bereich sein). Mit so grossen Widerstand konnte ich leider nicht finden, es wird meist nur gesagt dass Eingangswiderstand unendlich gross stimmt aber nicht! > Meßspannung? > Wenn egal, dann nimm 100 oder 250V DC. Dafür gibt's genug gängige > Technik für wenige zig Euro zu kaufen. So grosse Messspannung kann ich nicht verwenden das kann die Probe eventuell beschädigen und zweitens da ich auch Strom an äußern Kontakte über ein Curren PreAmplifier messe und für ihm wird zu viel!
Alex Schmidt wrote: > Ich messe schon mit Koaxialkabel, Da nimmt man ja deshalb die Triaxial Kabel. Innenleiter = Signal 1. Schrim: Guard. 2. Schirm: der Schirm == Ground. Koax ist schon mal schlecht bis ungeeignet für so was in dem Widerstandsbereich. > es werden mit vier Spitzen die > Shottky-Kontakten an einer Halbleiter-Probe konaktiert. Aber die > Schaltung scheitert sogar wenn ich einfach 3 Widerstände je 1GOhm in > Serie nehme und an äußeren Kontakten Spannung anlege und an inneren > messe, eigentlich schlicht normale Spannungsteiler, mit kleineren > Widerständen (z.B 10M) funktioniert die Schaltung mit grosseren nicht. Wenn Die 100pF am Ausgang der OPV bleiben müssen, dann entkopple den Ausgang indem Du 100 Ohm unmittelbar in Serie mit dem Ausgang legst. Natürlich vor die Rückführung des OPV.
Achja, Du scheinst ja schon eine Art Guard-Leitung zu haben für die aktive Schirmung. Auch die bewirkt kapazitive Lasten. Die würde ich also nicht direkt anschließen, sondern ebenfalls über einen R (z.B. 100-1000Ohm oder sowas)
Jens G. wrote: > Achja, Du scheinst ja schon eine Art Guard-Leitung zu haben für die > aktive Schirmung. Auch die bewirkt kapazitive Lasten. Die würde ich als > nicht direkt anschließen, sondern ebenfalls über einen R (z.B. > 100-1000Ohm oder sowas) Na ja, niederohmig muß der Guard schon angeschlossen werdne. So 100 Ohm als Obergrenze. 10k macht wenig Sinn in der Realität. Ggfs muß der Buffer das halt abkönnen ==> Bauteilewahl beachten.
Wenn ich oben lese, daß die Schaltung mit MOhm-Widerständen funktionierte, dann würde ich mal ganz fix die Koax-Kabel gegen ein KURZE Freiluftverdrahtung tauschen um die Kabelisolationswiderstände und Kapazitäten auszuschließen. Nächste Aktion wäre Einganspin in die Luft statt auf die Leiterplatte. Wenn es dann besser funktioniert weißt Du ja Bescheid.
oszi40 wrote:
Nächste Aktion wäre Einganspin in die Luft
> statt auf die Leiterplatte. Wenn es dann besser funktioniert weißt Du ja
Ne es spielt kaum 'ne Rolle ob ich Schirmung von Koaxialkabel anschließe
oder nicht!
>dass wenn ich Eingang direkt mit Spannungsquelle verbinde >funktioniert alles einwandfrei, und wenn über den Widerstand gemessen >wird funktioniert widerum nicht nur nochmal zur Sicherheit: der OPV braucht einen dc-Pfad vom Eingang zu GND, wo die 100fA abfließen können, sonst läuft er an die Begrenzung. Zeichne doch mal die komplette Schaltung auf.
@faraday >nur nochmal zur Sicherheit: >der OPV braucht einen dc-Pfad vom Eingang zu GND, wo die 100fA abfließen >können, sonst läuft er an die Begrenzung. >Zeichne doch mal die komplette Schaltung auf. Den DC-Pfad bekommt er doch über die gemessenen R's, die er als Sppannungsteiler schalten wollte zw. zwei Spannungen. @Andrew Taylor (marsufant) >Na ja, niederohmig muß der Guard schon angeschlossen werdne. >So 100 Ohm als Obergrenze. 10k macht wenig Sinn in der Realität. jo - da hatte ich irgendwie noch etwas nachgezittert beim Einhämmern der Nullen - sollten eigentlich 1k hätten werden sollen.
>Den DC-Pfad bekommt er doch über die gemessenen R's, die er als >Sppannungsteiler schalten wollte zw. zwei Spannungen. das hoffe ich. Vielleicht hängt der Spannungsteiler auch irgendwo in der Luft. War ja nur eine Anmerkung. Alex teste doch mal, bis wieviel Megaohm das Teil richtig funktioniert.
Dann würde es aber bei Megaohms oder weniger auch nicht gehen, wenn der Spannungsteiler in der Luft hängen würde.
@faraday: Ob 10 MOhm oder 17,1234567 MOhm ist eigentlich egal. Wenn die Leiterplattenisolation zu schlecht ist, wird er niiiie 10^15 erreichen. Es reichen schon wenige Flussmittelreste am IC. In GOhm-Bereichen was Gescheites dauerhaft aufzubauen erfordert Erfahrung und viel Glück.
Nö, es hangt nicht in der Luft, sonst konnte ich überhaupt kein Widerstand messen, ich defeniere GND beim anschließen der Widerstände!
vielleicht liegt einfach an falschem OP, weisst jemand irgendwelcher OP mit Eingangswiderstand im bereich von 10^14 bis 10^15 Ohm? Ich hab nichts außer AD549 gefunden!
Man könntE ja mal eine Gegenprobe mit einem normalen MOSFET machen. Gate nicht auf Leiterplatte löten wegen Luftisolation. Auge ins Datenblatt. 10^12 bis 10^15 je nach Schutzschaltung auch weniger. Jedenfalls würde ich den "Eingangbereich" wartungfreundlich gestalten, damit man schnell die durch statische Aufladunng zu beklagenden MOS-Opfer auswechseln kann.
> Kann jemand was zur Schaltung sagen, was da falsch für hochresistive > Messung ist? Oder weisst jemand besseres OP für dieser Zweck? Darf es auch ein einfacher Differenzverstärker sein? Die Differenzverstärker von TI (z. B. INA116, http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ina116.pdf) haben hohe Eingangswiderstände, geringe Leckströme. Sie haben außerdem schon Guard-Anschlüsse integriert, d. h. darum mußt Du Dich nicht extra kümmern. Gruß, Michael
Michael Lenz wrote: >> Kann jemand was zur Schaltung sagen, was da falsch für hochresistive >> Messung ist? Oder weisst jemand besseres OP für dieser Zweck? > > Darf es auch ein einfacher Differenzverstärker sein? > > Die Differenzverstärker von TI > (z. B. INA116, http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ina116.pdf) > haben hohe Eingangswiderstände, geringe Leckströme. Sie haben außerdem > schon Guard-Anschlüsse integriert, d. h. darum mußt Du Dich nicht extra > kümmern. > > Gruß, > Michael Ja der Eingangwiderstand ist so wie ich brauche, aber ich glaube nicht das ich dieser für Impedanzwandler verwenden kann, mindestens von innere Aufbau ich sehe keine Möglichkeit!
> Ja der Eingangwiderstand ist so wie ich brauche, aber ich glaube nicht > das ich dieser für Impedanzwandler verwenden kann, mindestens von innere > Aufbau ich sehe keine Möglichkeit! Ein Impedanzwandler ist eine Verstärkerschaltung mit dem Verstärkungsfaktor eins. Das kannst Du auch mit dem INA116 realisieren. 1. Eingang: Signalspannung 2. Eingang: Masse Rückkopplung: offenlassen für Verstärkungsfaktor 1 Gruß, Michael
Michael Lenz wrote: > Ein Impedanzwandler ist eine Verstärkerschaltung mit dem > Verstärkungsfaktor eins. Das kannst Du auch mit dem INA116 realisieren. > > 1. Eingang: Signalspannung > 2. Eingang: Masse > Rückkopplung: offenlassen für Verstärkungsfaktor 1 Aber Verstärkung 1 kriegst auch wenn du gleiche Widerstände am Eingang und Rückkoplung stellst, aber das ist noch kein Impedanzwandler, deshalb bin ich da nicht ganz sicher!
>> Ein Impedanzwandler ist eine Verstärkerschaltung mit dem >> Verstärkungsfaktor eins. Das kannst Du auch mit dem INA116 realisieren. >> >> 1. Eingang: Signalspannung >> 2. Eingang: Masse >> Rückkopplung: offenlassen für Verstärkungsfaktor 1 > > Aber Verstärkung 1 kriegst auch wenn du gleiche Widerstände am Eingang > und Rückkoplung stellst, aber das ist noch kein Impedanzwandler, deshalb > bin ich da nicht ganz sicher! Den Impedanzwandler zeichnet ein hochohmiger Eingangswiderstand und ein niederohmiger Ausgangswiderstand aus. Genau das macht der INA. Die invertierende Verstärkerschaltung mit dem OPV, die Du wahrscheinlich meinst, hat einen Eingangswiderstand R1 (von der Quelle zum -Eingang) und einen Verstärkungsfaktor von -1. Und jetzt will ich wissen, was das Ganze werden soll. Wie soll man Dir denn helfen, wenn Du das Problem nicht verrätst? Ich bin sicher nicht der einzige, der das Gefühl hat, daß an Deinem Konzept noch einiges zu verbessern ist. Gruß, Michael
Michael Lenz wrote: > Und jetzt will ich wissen, was das Ganze werden soll. Wie soll man Dir > denn helfen, wenn Du das Problem nicht verrätst? Ich bin sicher nicht > der einzige, der das Gefühl hat, daß an Deinem Konzept noch einiges zu > verbessern ist. Ich hab das schon oben beschrieben dass ich das ganze für 4 Punktmessung von Halbleiterprobe brauche! im zweiten Bild ist das ganze dargestellt!!! siehe Datum: 29.04.2009 13:40 und Datum: 29.04.2009 14:12
>Nö, es hangt nicht in der Luft, sonst konnte ich überhaupt kein >Widerstand messen, ich defeniere GND beim anschließen der Widerstände! ja OK, manchmal vergißt man sowas auch. War ja auch keine Kritik. Aber was mich interessieren würde: wieweit geht denn nun die Schaltung? Damit man mal die Größenordnung des Problems abschätzen kann. Schafft sie 1Giga? Und was immer hilft ist der Plan der Gesamtschaltung. Da sind oft Kleinigkeiten, die man so nicht sieht.
faraday wrote: >>Nö, es hangt nicht in der Luft, sonst konnte ich überhaupt kein >>Widerstand messen, ich defeniere GND beim anschließen der Widerstände! > > ja OK, manchmal vergißt man sowas auch. War ja auch keine Kritik. > Aber was mich interessieren würde: wieweit geht denn nun die Schaltung? > Damit man mal die Größenordnung des Problems abschätzen kann. Schafft > sie 1Giga? > > Und was immer hilft ist der Plan der Gesamtschaltung. Da sind oft > Kleinigkeiten, die man so nicht sieht. 1GOhm schaft die Schaltung nicht! Und was meinst du mit Gesamtschaltung, die obere Bild hab ich mit Eagl gemacht, und automatisch Layout generiert, mehr habe ich nicht gemacht!
>Und was meinst du mit Gesamtschaltung,
ich meine wo die Widerstände wirklich sitzen, vor allem
Masseverbindungen, und vielleicht auch mal kurz was zur
Versorgungsspannung.
irgendwie verstehe ich das Konzept nicht: Du hast eine hochohmige Halbleiterprobe und willst den R messen. Dazu legst Du eine bekannte, konstante Spannung (über Meßspitzen) an. Kannst Du den Strom messen? Wenn ja, hast Du doch den Widerstand. Wenn nein, kannst Du mit Spannungsmessungen doch nur das R-Verhältnis und nicht den R selbst ermitteln. Oder verstehe ich das falsch?
>irgendwie verstehe ich das Konzept nicht...
ist doch egal - machen lassen. Nachher noch eine Fehlerrechnung wie
ueblich.
Hallo, das ganz oben angegegebene Messverfahren mit den 4 Punkten ist schon OK. Das ist das Standardverfahren um Flächenwiderstände zu messen.
Alex Schmidt wrote: > die obere Bild hab ich mit Eagl gemacht, und automatisch Layout > generiert, mehr habe ich nicht gemacht! Ok, also Autorouter? Dann zeig uns Schaltplan UND Layout (als PNG) sowie ein Foto vom Aufbau (als JPG).
habe mal gegurgelt: also I ist bekannt und U soll irgendwo dazwischen gemessen werden. Da würde sich doch der INA116 von Michael anbieten. Damit kannst Du dann überall "masse-unabhängig" messen.
Zeit fürs Popcorn! > Widerstände bis 50-100 GOhm messen > Autorouter
also vielleicht habe ich es auch schon überlesen: hast Du inzwischen die blöden C's an den Ausgängen rausgeschmissen? Wenn Di unterscheidliche R's messen willst, stellt sich das Problem mit zunehmendem R langsam ein (also z.B. mit zunehmendem R zunehmender Meßfehler)? Oder ist ab einem bestimmten R plötzlich der Fehler massiv vorhanden? In ersterem Fall würde ich auf Leckströme tippen (also Eingänge als reine Luftverdrahtung ausführen), im zweiten Fall auf Schwingungen (wegen der C's am Ausgang - mit Oszi nachweisen).
wie werden eigentlich die 3fA vom INA gemessen? 3pA sind doch schon wenig.
> wie werden eigentlich die 3fA vom INA gemessen ?
Abends wenn das Gebaeude leer ist, stellt man das Popcorn in die Ecke,
laedt einen 1pF auf ein paar Volt und laesst den ueber den Eingang
entladen. Die Spannung sollte dann mit 3mV/s entladen. Dabei muss man
natuerlich den Atem anhalten, resp nicht auf die Anordnung hauchen und
dergleichen.
hmm wrote: >> wie werden eigentlich die 3fA vom INA gemessen ? > > Abends wenn das Gebaeude leer ist, stellt man das Popcorn in die Ecke, > laedt einen 1pF auf ein paar Volt und laesst den ueber den Eingang > entladen. Die Spannung sollte dann mit 3mV/s entladen. Oder eben mit 3mV/s aufgeladen. Oder irgendwelche Werte dazwischen. Der Bias kann lt. Datenblatt sowohl negatives als auch positives Vorzeichen haben ;-) > Dabei muss man > natuerlich den Atem anhalten, resp nicht auf die Anordnung hauchen und > dergleichen. Nett.
Für das Drumherum bei solchen Messungen gibts das "Low Level Measurement Handbook" von Keithley. Interessante Lektüre. Arno
faraday wrote: > wie werden eigentlich die 3fA vom INA gemessen? 3pA sind doch schon > wenig. Bob Pease hat da immer ein paar wirklich gute Tips. http://www.national.com/rap/Story/0,1562,4,00.html http://www.national.com/rap/Story/0,1562,5,00.html
>> Und jetzt will ich wissen, was das Ganze werden soll. Wie soll man Dir >> denn helfen, wenn Du das Problem nicht verrätst? Ich bin sicher nicht >> der einzige, der das Gefühl hat, daß an Deinem Konzept noch einiges zu >> verbessern ist. > Ich hab das schon oben beschrieben dass ich das ganze für 4 Punktmessung > von Halbleiterprobe brauche! im zweiten Bild ist das ganze > dargestellt!!! > siehe Datum: 29.04.2009 13:40 und Datum: 29.04.2009 14:12 Dann nimm den INA116. Der ist exakt dafür ausgelegt, hochohmig Differenzspannungen zu messen. Insbesondere brauchst Du keinen Massebezug. Ich hatte in der Schaltung die Stromquelle vermißt und mich gewundert, daß Du nicht gleich "hurra" schreist beim Anblick des INA. Gruß, Michael
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