Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kleinster Strommessbereich


von geheimnis (Gast)


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Hallo liebes Forum!

Ich habe mal eine kleine Frage. Und zwar: welches war das Multimeter mit 
dem kleinsten Messbereich für Gleichstrom, das ihr je gesehen habt?
Ich suche nämlich eins mit einem möglichst kleinen Messbereich für 
hochempfindliche Messungen.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Ein richtiges Multimeter ist es zwar nicht, aber für Strommessungen
vielleicht trotzdem akzeptabel:

  http://www.keithley.de/products/dcac/sensitive/lowcurrent/?mn=6487E

von Achim M. (minifloat)


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1. Den "Microcurrent" von Dave Jones Kennst du?

2. Mit einem Opamp würde ich z.B. folgendes anstellen:
1
(V+)----+
2
       _|_
3
    |  | |R_load
4
   I|  | |      ____R_meas
5
   \|/ |_|  +--|____|--+ 
6
        |   |          |
7
        |   |  |\      |
8
        +---*--|-\     |
9
               |  >----*-----(-Vout)
10
            +--|+/
11
            |  |/
12
        GND_|_
Vout = -I * R_meas

Dazu braucht der OP natürlich eine Symmetrische Versorgung.
Nur mal so als Idee. Man kann natürlich einen Chopper-Opamp zur 
Offsetminimierung benutzen. Ansonsten muss man den Offsetstrom am 
Eingang und die Offsetspannung am Ausgang auskorrigieren. Der 
Temperaturdrigt würde ich mit einer Heizung aus SMD-Widerständen unter 
dem IC begegnen.
mfg mf

von Anja (Gast)


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geheimnis schrieb:
> Und zwar: welches war das Multimeter mit
> dem kleinsten Messbereich für Gleichstrom, das ihr je gesehen habt?
> Ich suche nämlich eins mit einem möglichst kleinen Messbereich für
> hochempfindliche Messungen.

Mein ur-altes Metex 3530 hat im 200mV-Bereich bei 10MOhm 
Eingangswiderstand eine Auflösung von 0.1mV/1OMeg = 10 pA.

Zum Vergleich: das HP3458a hat im 100nA-Bereich auch nur eine Auflösung 
von 1pA.

Gruß Anja

von Dario B. (abcd)


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hmm, entweder den agilent b1500 oder das keithley 4200 - die kosten aber 
ne kleinigkeit ;-)

von Achim M. (minifloat)


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Ich würde zu Keithley tendieren. Allerdings soll es auch einige 
Forenmitglieder geben, die solche Hochpräzisionsinstrumente aus der 
Röhrenära besitzen. Für die Ewigkeit gebaut sozusagen.
mfg mf

von Kevin K. (nemon) Benutzerseite


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Anja schrieb:
> Zum Vergleich: das HP3458a hat im 100nA-Bereich auch nur eine Auflösung
> von 1pA.
welchen Eingangswiderstand hat das 3458A denn?

von Reinhard Kern (Gast)


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geheimnis schrieb:
> welches war das Multimeter mit
> dem kleinsten Messbereich für Gleichstrom, das ihr je gesehen habt?

Was heisst da gesehen - ich habe ein Keithley 480 Picoammeter, schon 
älteren Datums, mit einem kleinsten Messbereich von 1 nA bei einer 
Auflösung von 1 pA.

Gruss Reinhard

von Harald Wilhelms (Gast)


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geheimnis schrieb:
> Hallo liebes Forum!
>
> Ich habe mal eine kleine Frage. Und zwar: welches war das Multimeter mit
> dem kleinsten Messbereich für Gleichstrom, das ihr je gesehen habt?
> Ich suche nämlich eins mit einem möglichst kleinen Messbereich für
> hochempfindliche Messungen.

Es gibt sog. Picoamperemeter, wie klein soll denn Dein Messbereich sein?
Gruss
Harald

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Kevin K. schrieb:
> welchen Eingangswiderstand hat das 3458A denn?

Der liegt, glaube ich, irgendwo bei 500kΩ. Wenn du's genau brauchst,
schau einfach auf der Agilent-Webseite nach.

Harald Wilhelms schrieb:
> Es gibt sog. Picoamperemeter, wie klein soll denn Dein Messbereich sein?

Das oben von mir verlinkte Keithley 6487 (oder auch das Vorgängermodell
6485) misst Ströme von 20fA mit einer Auflösung von 10fA. Bei einer
Messrate von 1000/s entsprechen die 10fA gerade mal 63 vorbeihuschenden
Elektronen pro Messung.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Yalu X. schrieb:

> Das oben von mir verlinkte Keithley 6487 (oder auch das Vorgängermodell
> 6485) misst Ströme von 20fA mit einer Auflösung von 10fA. Bei einer
> Messrate von 1000/s entsprechen die 10fA gerade mal 63 vorbeihuschenden
> Elektronen pro Messung.

Ja, ich denke damit ist auch schon eine vernünftige untere Grenze
erreicht.

Aber vielleicht sind ja für Herrn Geheimnis schon 1uA ein geringer
Strom. Das Keithly liegt preislich sicherlich leicht oberhalb typischer
Hobbyetats.
Gruss
Harald

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Das Keithly liegt preislich sicherlich leicht oberhalb typischer
> Hobbyetats.

Och, das Ding kostet so um die 2000€, gebraucht bekommt man es für unter
1000€. Wenn man so sieht, was manche Leute für andere Hobbys (wie z.B.
Automobilverunstaltung, Eso-Hifi, Weltreisen u.ä.) so ausgeben, sind das
doch Peanuts ;-)

von Arc N. (arc)


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Yalu X. schrieb:
> Das oben von mir verlinkte Keithley 6487 (oder auch das Vorgängermodell
> 6485) misst Ströme von 20fA mit einer Auflösung von 10fA. Bei einer
> Messrate von 1000/s entsprechen die 10fA gerade mal 63 vorbeihuschenden
> Elektronen pro Messung.

Rauschen 0.4 fA (peak-to-peak)
http://www.femto.de/index.html?../products/ddpca.html

Zwar auch kein Multimeter...
"Bidirectional Counting of Single Electrons"
http://physicsworld.com/cws/article/news/25159
http://lib.semi.ac.cn:8080/tsh/dzzy/wsqk/science/vol312/312-1634.pdf

von geheimnis (Gast)


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Das ist ja mal starker Tobak! 63 Elektronen kann man noch nachweisen - 
hätte ich nicht für möglich gehalten. Ob ich dafür aber 2000 Euronen 
ausgebe, muss ich mir aber noch überlegen ;-)

Weil es oben angesprochen wurde: die Idee mit dem OP hatte ich auch 
schon, der kann aber eigentlich nur Spannungen messen. Da müsste man 
über einen Shunt gehen, wodurch die Messung keinesfalls genauer wird.

Aber auf jeden Fall danke für die Mühen, die ihr euch gemacht habt!

von Michel (Gast)


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geheimnis schrieb:
> Da müsste man über einen Shunt gehen, wodurch die Messung
> keinesfalls genauer wird

Nein, da brauch man keinen Shunt. Der OP liefert über seine 
Gegenkopplung einen Strom, der zusammen mit dem zu messenden Strom 0 
ergibt (Knotenregel am "-"-Eingang). Kompensationsstrom * 
Gegenkopplungswiderstand ist deine Ausgangsspannung (-> 
Transimpedanzwandler).

von eProfi (Gast)


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von Henrik V. (henrik_v)


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Mini Float schrieb:
> Allerdings soll es auch einige
> Forenmitglieder geben, die solche Hochpräzisionsinstrumente aus der
> Röhrenära besitzen. Für die Ewigkeit gebaut sozusagen.

Wozu Röhre?
Auch kein Multimeter, sondern ein Multiflex-Galvanometer hat laut 
Aufdruck  9nA/mm  rein mechanisch :)  (Wenn man von den 4V Versorgung 
für den Lichtzeiger (Glühfaden)  absieht). Und ist nicht mal soo 'High 
End'..
Da reicht es bei Kurzschluß eine Eingangsbuchse anzufassen (aufzuwärmen) 
um schon eine Ausschlag zu bekommen. Seebeckeffekt ;)
(Sollte mal die Kontakte reinigen... und statt Büroklammer ein Stück Cu 
nehmen ;) )

von Harald Wilhelms (Gast)


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Henrik V. schrieb:

> ein Multiflex-Galvanometer hat laut
> Aufdruck  9nA/mm  rein mechanisch :)

Gegen Ende der "Analog-Instrument-Ära" waren Multimeter mit 10uA
Vollausschlag durchaus typisch. Damit ist man von Deinem Instrument
gar nicht mal so weit weg. Und dieses Multimeter waren auch
mechanisch recht robust. Im pA-Bereich kommt man allerdings nicht ohne
Verstärkung aus.
Gruss
Harald

von Marcus (Gast)



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Hallo,

kleinste Stöme mit einem OP messen ist schon möglich. Bob Pease hat da 
einiges Veröffentlicht mit dem LMC662 von National. Der OP hat einen 
Input-Bais-Current von nur 2fA (wenn man ihn noch nicht angefasst hat). 
Problematisch sind nur die Hochohm-Widerstände im Gegenkoppelzweig 
bezüglich Beschaffbarkeit und Preis. Vielleicht ein T-Netzwerk im 
Gegenkoppelzweig.
Als Aufbautip: Eingangspin hochbiegen und nicht in die IC Fassung 
stecken. Widerstände direkt anlöten und alles mit kleinen PTFE-Haltern 
abstützen. Mechanisch möglichst stabil und geschirmt.
So wird man wohl auch im Selbstbau einen Messbereich unter 1pA 
hinbekommen.

2.Möglichkeit. Einen Integrator mit dem LMC662 und einem selbstgebauten 
Kondensator (z.B. 10pF) aufbauen und den Strom über eine gewisse Zeit 
aufintegrieren.
Kondensator selbstbauen damit man den parasitären Rp klein halten kann. 
Hier auch wieder PTFE als Abstandsstützen zwischen den Platten und alles 
nach dem Aufbau mit sauberem IsoProp oder Reinstmetanol waschen.

als Anhang noch ein PDF von Keithley wie die das im Prinzip machen.

Gruß
Marcus

von Harald Wilhelms (Gast)


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Marcus schrieb:

> kleinste Stöme mit einem OP messen ist schon möglich. Bob Pease hat da
> einiges Veröffentlicht

Ich weiss nicht, ob es sich schon herumgesprochen hat:
Bob Pease ist vo kurzem gestorben. Näheres dazu in der NG d.d.e.
Gruss
Harald

von Falk B. (falk)


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@  Harald Wilhelms (Gast)

>Ich weiss nicht, ob es sich schon herumgesprochen hat:
>Bob Pease ist vo kurzem gestorben.

Hat es.

Beitrag "Bob Pease bei Autounfall getötet."

von Marcus (Gast)


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Der selbsternante Zar der Bandcap-Referenz.. 
http://www.eetimes.com/electronics-news/4217077/Analog-expert-Bob-Pease-dies-in-tragic-accident
Ein Unfall mit seinem 69er Käfer am 18.06.
....
Marcus

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