Hallo leibe Forengemeinde,
ich plane eine Schaltung für die Messung sehr hoher, variabler
Widerstände 1Meg - 500Meg. Dazu würde ich gerne eine steuerbare
Konstantstromquelle verwenden. Quelle im uA-Bereich gibt es ja genug,
ich suche daher eine Möglichkeit einen Strom im nA-Bereich zu erzeugen.
Ich habe dazu ein Dokument (http://www.janson-soft.de/pe/pek07.pdf) bzw.
das Bild im Anhang gefunden. Hier spricht der Autor im Abschnitt g)
Nanoampere-Quelle von einer Interessanten Schaltung. Leider geht er
nicht näher auf mögliche Bauteile ein, sondern verwendet nur den Sazu
... geeignete Wahl des OP-Amps. Meine Frage an die Forengemeinde ist
also, hat jemand von euch Erfahrungen mit derart Schaltungen, oder
kennte jemand gar eine noch viel Bessere Variante? Ich bin für jegliche
Anregungen offen und freue mich auf Antworten.
Ps.: Es kann auch gerne eine AC-Stromquelle sein, nur der Bereich ist
wichtig.
Beste Grüße
Locutus
NaKLocutus schrieb:> für die Messung sehr hoher, variabler> Widerstände 1Meg - 500Meg
Das ist noch nicht "sehr hoch", dazu müssten noch ein oder zwei Nullen
dazu kommen.
Man kann das noch recht gut mit einem Spannungsteiler und einem
Millivoltmeter erledigen.
Alternativ nimm man einen Kondensator hinzu, baut daraus einen
RC-Oszillator und misst dessen Schwingungsdauer.
NaKLocutus schrieb:> Es kann auch gerne eine AC-Stromquelle sein,
Davon, wie von dem Versuch eine Stromquelle überhaupt zu verwenden, rate
ich ab, denn dann wirst du Probleme mit Streukapazitäten bekommen.
NaKLocutus schrieb:> ich plane eine Schaltung für die Messung sehr hoher, variabler> Widerstände 1Meg - 500Meg
Es wäre wahrscheinlich einfacher, den Widerstand an eine feste Spannung
anzuschliessen und den Strom zu messen - dann musst du keine nA erzeugen
(das nimmt dir der gemessene Widerstand ab), sondern "nur" messen, das
halte ich für deutlich einfacher.
Georg
@Georg (Gast)
>Es wäre wahrscheinlich einfacher, den Widerstand an eine feste Spannung>anzuschliessen und den Strom zu messen - dann musst du keine nA erzeugen
Eben. Und wenn man mittels Transimpedanzverstärker misst, hat man auch
0,0V Spannungsabfall durch die Strommessung.
Für Ströme im nA Bereich ist die Wahl des OPs noch realtiv unkritisch,
wenn man keine sehr hohe Auflösung braucht. Für den 2. OP halt einen mit
geringem Bias, also wohl eine CMOS Type, so ab TLC272 aufwärts. Die
anderen Teile sind unkritisch.
Eine AC Stromquelle ist immer noch besser als per RC Oszillator. Die
Spannung sollte man dann aber Phasenrichtig auswerten - so könnte man
ggf. auch gleich noch Kapazitäten und Induktivitäten im unpraktischen kH
Bereich messen.
Für große Widerstände wäre ich auch eher für Spannung vorgeben und dann
den Strom per TIA zu messen. Dabei kann man ggf. den Strom auch auf
einen Wert von z.B. 1 µA bergrenzen und dann ggf. die Spannung
reduzieren. Für die Auswertung muss man dann aber rechnen.
Hallo zusammen und zunächst malvielen Dank für den Input!
Die Idee den zu Messenden Widerstand selbst als "Stromquelle" zu sehen
und mit einem TIA zu vermessen werde ich mir morgen mal im detail
anschauen. Was ich noch nicht erwähnt hatte ist, das meine Range 0,5k
bis ca. 2G Ohm sein könnte (das steht noch nicht ganz fest).
Ich sollte also in der Lage sein, den Rückkoppelwiderstand des TIA's zu
modifizieren. Lohnt sich für diesen Fall ein digitales Poti oder würdet
Ihr das noch eleganter lösen? Die Idee für eine gepulste
Strom/Spannungsquelle kommt vom Lock-In Filter. Diesen möchte ich für
ein besseres SNR verweden.
Die Kombination aus Spannug vorgeben, mit TIA messen und den Strom
begrenzen finde ich sehr Interessant und ist auf jeden Fall eine
Überlegung!
Vielen Dank für weiteren Input!
Locutus
Locutus schrieb:> Die Idee für eine gepulste> Strom/Spannungsquelle kommt vom Lock-In Filter. Diesen möchte ich für> ein besseres SNR verweden.
Habe ich für eine optische Messung so gemacht, bei der ev. auch bloss nA
zur Verfügung stehen: 5 mal mit eingeschalteter LED-Lichtquelle messen
und 5 mal ohne, und subtrahieren und mitteln. Hat sich ausgezeichnet
bewährt.
Georg
Digitalpoties passen eher nicht zum TIA für kleine Ströme. Da sind
einfach die Leckströme zu hoch, auch passen die Widerstandswerte nicht.
Man braucht hier 10er Potenzen und keinen Abgleich um ein paar Prozent.
Zumindest für den Bereich ganz kleiner Ströme bzw. hoher Widerstände
wird man da eher Relais nehmen müssen, für den etwas gröberen Bereich
gehen dann ggf. gute CMOS Schalter, Photomos oder JFETs.
Beim Entwurf der Schaltung sollte man auch den Schutz vor ESD und ggf.
Fremdspannung (z.B. geladene Kondensatoren) berücksichtigen. Da bekommt
man sonst ggf. störende Leckströme, die eine sonst gut Schaltung
unbrauchbar machen können.
Ich wuerd den Rueckkoppelwiderstand nicht aendern. Eher etwas
empfindlicher messen. Wenn man mit einem 24bit Wandler hinten dran
misst, hat man auch einen Bereich von 10^6, wenn man's gut macht.
Lurchi schrieb:> Man braucht hier 10er Potenzen und keinen Abgleich um ein paar Prozent.
Wenn man mit einer Zehnerpotenz auskommt, kann man die Verstärkung auch
niederohmig umschalten, indem man einen TIA mit T-Rückkopplung
verwendet. Ich habe bei meinen optischen Systemen eine 1:8 Umschaltung
eingebaut, mit der zwischen 440 und 3520 mV/nA umgeschaltet wird mit
Widerständen im kOhm-Bereich. Bei mehreren Zehnerpotenzen kommen wohl
nur Reedrelais in Frage.
Georg
Hallo zusammen,
ich hätte da noch eine kleine Frage bezüglich der TIA Mehtode. Wenn ich
meinen Widerstand an eine konstante Spannung lege, dann erzeugt mit der
Widerstand logischerweise einen kleinen Strom. Wie kann ich diesen mit
einem TIA messen? Ich habe das ganze simuliert und festgestellt das sich
der Feedback Widerstand und mein Messwiderstand nicht vertragen! Wo
genau liegt der Trick dabei? Erstze ich meine Spannungsquelle durch eine
Stromquelle funktioniert die Simulation.
Im Anhang ein Bild um mein Problem zu verdeutlichen.
Vielen dank schon mal und sorry falls ich zu blöd bin das ganze zu
verstehen!
Beste Grüße
Locutus
NaKLocutus schrieb:> festgestellt das sich> der Feedback Widerstand und mein Messwiderstand nicht vertragen!
Wie ist das zu verstehen? Haben sie sich geprügelt?
So wie ich die Schaltung verstehe, müssen bei R1 = 10 MOhm am Ausgang -5
V rauskommen.
Georg
Die Spannung am Ausgang des TIA ist Feedbackwiderstand mal Strom,
allerdings negativ. Bei dem mit 10 MOhm großen Widestand im Feedback
braucht man ggf. noch einen kleinen ( Bereich 1-10 pF) Kondensator
parallel damit der Verstärker nicht schwingt (in der simulation geht es
meist noch ohne). Wenn der zu messende Widerstand kleiner ist als der
Feedback widerstand, kommt man ggf. auch schon in die Sättigung - da
müsste man dann die Spannung reduzieren.
Georg schrieb:> Wenn man mit einer Zehnerpotenz auskommt, kann man die Verstärkung auch> niederohmig umschalten, indem man einen TIA mit T-Rückkopplung> verwendet. Ich habe bei meinen optischen Systemen eine 1:8 Umschaltung> eingebaut, mit der zwischen 440 und 3520 mV/nA umgeschaltet wird mit> Widerständen im kOhm-Bereich. Bei mehreren Zehnerpotenzen kommen wohl> nur Reedrelais in Frage.
Das ist u.U. keine gute Idee:
http://electronicdesign.com/archive/whats-all-tee-network-stuff-anyhow
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