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实 用 的 电 路 , 在 反 馈 电 阻 两 端 都 要 并 联 pf 级 的 电 容 , 构 成 低 通 滤 波 器 ( 当 然 不 加 电 容 也 是 低 通 , 因 为 有 高 电阻 的 寄 生 电 容 , 运 放 的 低 通 频 率 特 性 ), 用 这 个 低 通 特 性 衰 减 低 频 噪 声 。 低 通 截 至 频 率 越 小 , 输 出 信 噪 比 越 高 ,但 是 得 到 稳 定 读 数 时 间 变 长 , 实 际 需 要 在 2 者 间 求 平 衡 。考 虑 到 运 放 的 失 调 电 压 和 输 入 共 模 干 扰 电 压 的 影 响 , 反 馈 电 阻 在 满 足 上 面 最 大 电 阻 和 本 身 稳 定 性 前 提 下 , 尽量 取 较 大 值 。至 于 电 路 板 ,20nA 最 小 电 流 并 不 需 要 特 殊 板 材 , 普 通 FR4 足 够 了 , 这 种 板 材 干 燥 情 况 下 的 绝 缘 电 阻 不 低 于10e13 ohms, 足 够 了 。 只 是 如 果 不 采 用 高 端 ( 所 有 与 运 放 - 输 入 端 相 连 的 点 ) 浮 空 的 方 法 , 则 在 焊 接 完 元 器件 后 , 要 对 电 路 板 表 面 作 防 潮 处 理 ( 涂 覆 绝 缘 漆 )。(13) 传 感 器 如 果 离 开 电 路 在 10 米 左 右 , 用 屏 蔽 的 聚 乙 烯 介 质 电 缆 足 够 , 最 好 不 要 摇 晃 电 缆 , 传 感 器 附 近 不能 有 电 场 干 扰 。 如 果 有 , 后 面 要 加 条 件 处 理 , 不 知 道 你 的 “ 测 试 源 ” 条 件 如 何 ? 传 输 距 离 很 远 , 也 可 以 将 前级 用 理 电 池 供 电 , 安 放 在 传 感 器 附 近 , 甚 至 可 以 加 用 一 个 V-I 变 换 器 输 出 4-20MA, 传 输 距 离 更 远 。(14) 1 千 兆 级 的 取 样 电 阻 肯 定 引 入 了 干 扰 , 除 了 屏 蔽 输 入 及 和 输 入 电 缆 外 还 要 仔 细 屏 蔽 信 号 源 , 这 里 有 技 巧 !如 果 干 扰 不 太 大 , 后 面 好 歹 加 一 些 条 件 处 理 即 可 。(15) 你 肯 定 可 以 用 电 缆 传 输 , 关 键 是 你 的 “ 采 样 点 ” 是 敞 开 的 吗 ? 可 以 加 一 个 金 属 网 罩 吗 ? 如 果 传 感 器 “ 夹在 电 机 绕 组 内 ” 还 要 想 办 法 “ 隔 离 ” 电 场 干 扰 , 或 者 你 全 部 用 电 池 供 电 , 再 屏 蔽 , 输 出 信 号 用 光 - 电 耦 合 器 传输 至 A-D; 电 位 差 计 时 低 阻 抗 信 号 源 , 没 问 题 ! 但 是 你 要 创 造 的 是 电 流 源 , 小 电 流 源 是 需 要 屏 蔽 的 !(16) 采 用 AD 方 法 当 然 没 有 问 题 。0.1nA 的 分 辨 率 问 题 也 不 大 ( 如 果 是 准 确 度 的 话 就 是 极 大 挑 战 了 )。 要 做 到 6 个 数 量 级 的 宽 量 程 覆 盖 , 进 行量 程 切 换 无 疑 是 准 确 度 最 好 的 方 法 。 至 于 IV 之 后 进 行 VF 还 是 直 接 AD, 都 可 以 ,VF 本 身 也 是 一 种 特 殊 形 式的 AD( 输 出 的 数 字 量 是 单 位 时 间 内 的 脉 冲 个 数 - 脉 冲 频 率 )。量 程 切 换 有 其 固 有 缺 点 , 比 如 需 要 低 漏 电 的 切 换 开 关 , 如 果 是 电 子 开 关 的 话 对 开 关 本 身 的 漏 电 流 要 求 比 运 放偏 置 电 流 要 求 还 要 高 ( 多 个 开 关 并 联 漏 电 加 大 ); 如 采 用 机 械 开 关 ( 如 干 簧 继 电 器 ), 则 存 在 体 积 大 、 切 换 时会 有 较 大 静 电 荷 冲 击 等 缺 陷 。以 本 人 浅 见 , 直 接 进 行 弱 电 流 到 频 率 的 转 换 , 是 进 行 宽 量 程 覆 盖 的 较 好 方 式 。(17) 前 面 的 帖 子 已 经 说 明 了 , 这 些 形 式 的 AD 本 身 都 没 有 。 有 问 题 的 焦 点 是 :IV 变 换 难 以 做 到 6 个 或 以 上 数量 级 的 动 态 范 围 , 所 以 你 在 后 面 的 AD 动 态 范 围 再 大 , 也 无 帮 助 。 一 个 数 据 , 本 人 当 年 采 用 的 直 接 IF 转 换( 没 有 IV 的 中 间 环 节 ) 弱 电 流 测 量 , 其 动 态 范 围 超 过 8 个 数 量 级 , 测 量 下 限 1fA, 分 辨 率 0.1fA(18) I-C 变 换 器 的 确 是 测 量 PA 级 以 下 电 流 的 “ 计 量 ” 的 好 方 法 ( 如 果 你 不 是 “514” 所 的 , 可 否 回 复 我 的 疑 问 ),那 个 I-C 变 换 器 是 为 “ 计 量 ” 所 用 ( 适 当 的 范 围 不 是 不 能 实 用 ), 在 “ 现 场 测 试 ” 工 作 中 它 的 工 作 成 本 ; 实 用 安全 性 - 特 别 是 那 个 “C” 在 生 产 中 挑 选 的 难 度 恐 怕 只 有 你 和 我 知 道 - 电 容 的 残 余 电 荷 的 问 题 , 恐 怕 难 于 在 推 广 中实 际 检 测 小 电 流 的 可 靠 性 ! 难 道 现 场 信 号 能 够 等 待 C 用 “ 毫 HZ” 级 别 的 时 间 去 测 量 过 时 的 信 号 , 除 此 以 外 ,在 已 经 解 决 好 高 阻 标 准 之 后 ,I-V 变 换 器 具 有 实 际 的 可 靠 的 (20 年 ) 重 复 性 —KEITHLEY 的 617 型 仪 器 便 是一 例 , 动 态 范 围 是 由 模 拟 器 件 决 定 的 ,I-C 的 —“I” 是 何 物 ! 只 要 测 量 模 拟 信 号 当 今 的 数 字 信 号 如 何 自 己 检测 模 拟 信 号 !I-C 的 输 入 级 是 模 拟 器 件 , 所 以 I-C;I-V; 动 态 范 围 是 等 同 的 !( 除 非 特 意 延 长 时 间 )。我 在 回 复 SANMING 先 生 问 题 时 是 考 虑 他 的 实 用 特 性 ,I-C 变 换 器 的 确 是 很 理 想 的 方 法 ,“ 高 电 阻 ” 器 件 本 身的 计 量 也 是 使 用 此 法 !(19) “ 电 容 的 残 余 电 荷 ” 在 弱 电 流 测 量 中 是 一 个 大 的 问 题 。 Keithley 公 司 的 “low level measurementshandbook” 中 有 系 统 的 描 述 。对 于 非 常 弱 的 电 流 测 量 (10fA 以 下 ), 所 需 要 的 测 量 时 间 比 较 长 才 能 达 到 稳 定 状 态 , 电 流 越 弱 , 达 到 一 定 准确 度 需 要 的 测 量 时 间 越 长 。 在 非 常 小 的 弱 电 流 测 量 实 践 中 往 往 需 要 小 时 数 量 级 的 测 量 时 间 才 能 得 到 稳 定 的 读数 。电 子 工 程 专 辑 — 为 亚 洲 及 中 国 的 电 子 工 程 师 社 群 提 供 及 分 析 最 新 工 业 和 科 技 趋 势运 算 放 大 器 设 计 与 应 用 — 电 子 工 程 师 必 备 手 册 ( 下 )