Forum: Platinen nA Vorverstärker


von Felix B. (the_scorpion)


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Hallo,
im Rahmen eines Projektes möchte ich einen Vorverstärker
für einen Strom von einem nA bauen. Ziel des Projektes ist es diesen 
Strom auf -1V zu verstärken. Ich habe schon viel im Internet 
recherchiert und auch schon einige gute Tipps gefunden.
Ich möchte den abgegriffenen Strom mit einem LMP7721 verstärken, da 
dieser einen sehr geringen Rauschwert hat. Die Verstärkung möchte ich 
dann durch eine zweigeteilte Rückkopplung steuern. Der erste Teil 
besteht aus einem vor den OPA geschalteten Widerstand und einem zu ihm 
parallel geschalteten(100MΩ).
Der zweite Teil der Rückkopplung ist ein Spannungsteiler. Der erste Teil 
ist nicht wie in einer einfachen  Verstärkerschaltung  zwischen 
Eingangs-  und  Ausgangsspannung  des  OPA geschaltet,sondern zwischen 
Eingangsspannung und  einem  durch  den  Spannungsteiler bestimmten Teil 
der Ausgangsspannung. Dieser besteht aus einem 18kΩ und einem 2kΩ 
Widerstand, die zwischen den Ausgang des OPA und Masse geschaltet sind. 
Zwischen den beiden Widerständen ist der zum OPA parallel geschaltete 
Widerstand des ersten Teils der Rückkopplung angeschlossen.
Soviel habe ich im Internet gefunden, allerdings benötige ich für das 
Projekt einen Schaltplan und da habe ich leider keine Ahnung mehr.

Vielen Dank im Voraus!
Felix

von Stefan S. (mexakin)


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zeichne mal auf ein Blatt Papier was du meinst, sonst hilft dir hier 
niemand weils auch keiner versteht, und danach wird sicher einiges 
klarer.

von Stefan S. (chiefeinherjar)


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Und die Preisfrage: Wozu das ganze? Welcher Frequenzbereich? DC oder AC? 
Angepeiltes SNR?

von Michael B. (laberkopp)


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Felix B. schrieb:
> Der zweite Teil der Rückkopplung ist ein Spannungsteiler. Der erste Teil
> ist nicht wie in einer einfachen  Verstärkerschaltung  zwischen
> Eingangs-  und  Ausgangsspannung  des  OPA geschaltet,sondern zwischen
> Eingangsspannung und  einem  durch  den  Spannungsteiler bestimmten Teil
> der Ausgangsspannung. Dieser besteht aus einem 18kΩ und einem 2kΩ
> Widerstand, die zwischen den Ausgang des OPA und Masse geschaltet sind.

Das T-Netzwerk bringt einem immer mehr Rauschen, weil das 
Widerstandsrauschen nur mit SQRT(R) steigt, das Rauschen durch die 
zusätzliche Verstärkung des T aber linear.

 http://m.electronicdesign.com/analog/whats-all-transimpedance-amplifier-stuff-anyhow-part-1

Meanwhile, try to avoid Tee networks in the feedback network. They often
cause poor signal-to-noise ratios. Next time, I'll explain that 
completely.
Yes, a Tee network might help you avoid buying 1000-MO resistors, but 
that's
only okay when you have proven that the noise is
okay.

von Felix B. (the_scorpion)


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Hallo,
ich glaube ich muss nochmal etwas erklären. Ich baue für mein Projekt 
einen Vorverstärker der einen Strom von einigen nA auf eine Spannung von 
-1V verstärken soll. Da ich selbst nicht viel Ahnung in diesem Bereich 
habe, habe ich im Internet nach derartigen Verstärkern gesucht und euch 
eine Beschreibung von einem geschickt. Mein Problem ist einen Schaltplan 
zu entwickeln wonach ich ihn dann bauen kann.

Sry für dieses Missverständnis.

Felix

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Transimpedanzverstärker mit 1 GOhm Rückkopplungswiderstand. Fertig ist 
die Laube.

von Finder (Gast)


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Felix B. schrieb:
> im Rahmen eines Projektes möchte ich einen Vorverstärker
> für einen Strom von einem nA bauen

Stefan S. schrieb:
> Und die Preisfrage: Wozu das ganze? Welcher Frequenzbereich? DC oder AC?
> Angepeiltes SNR?

Felix B. schrieb:
> Strom von einigen nA

Erkläre mal richtig...

von Felix B. (the_scorpion)


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Wenn ihr allerdings andere Vorschläge habt wie man einen nA Strom auf 
-1V verstärken kann ist das natürlich auch super. Wie gesagt das was ich 
im ersten Beitrag geschrieben habe ist die Beschreibung von einem 
Projekt aus dem Internet ohne Schaltplan.

Vielen Dank im Voraus
Felix

von Harald W. (wilhelms)


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Felix B. schrieb:

> Wenn ihr allerdings andere Vorschläge habt wie man einen nA Strom auf
> -1V verstärken kann ist das natürlich auch super.

Nun, wenn Du Deinen 1nA-Strom durch einen 1GOhm-Widerstand
fliessen lässt, bekommst Du eine Spannung von 1V. Wenn Du
diese 1V aber irgenwie auswerten willst, sollte die nach-
folgende Schaltung deutlich hochohmiger als 1GOhm sein.

von Operator S. (smkr)


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Such mal nach Schaltungen für pO2 Messgeräte, die haben das gleiche 
Problem.

von Jorge (Gast)


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Wenn du mit Englisch kein Problem hast, kannst du hier ein bisschen was 
abschauen:
https://www.eevblog.com/projects/ucurrent/

von Felix B. (the_scorpion)


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Ja vielen Dank sowas habe ich gesucht!

von Wolfgang (Gast)


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Hier hast du schon geguckt?
Beitrag "Re: Stromverstärkung im pA-Bereich"

von reihaus (Gast)


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Die Schaltung ist für 1mA bis 1nA pro Volt und USB Versorgung
Der reale Aufbau ist aber die Herausforderung

von Georg (Gast)


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reihaus schrieb:
> Der reale Aufbau ist aber die Herausforderung

Ich habe ein Profigerät, ein Keithley Picoammeter. Da sind die 
entscheidenden Leitungen im Eingangsbereich nicht auf der Leiterplatte, 
sondern freifliegend verdrahtet, also z.B. der Op-Eingang, der 
Mess-Eingang und der Rückkopplungswiderstand sind "in der Luft" 
verlötet. Sieht zwar nicht sehr professionell aus, aber so werden 
Kriechströme vermieden. So sauber kann keine Platinenoberfläche sein.

Georg

von Jens G. (jensig)


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Ein normales Multimeter mit Re=10MOhm im 200mV-Bereich kann auch prima 
nA messen. Ergibt 20nA Meßbereich, bzw 10pA Auflösung bei 4Digits ... 
(wenn Spannungsabfall egal)

Ansonsten ist dieser Thread wohl im vollkommen falschen Forum gelandet.

: Bearbeitet durch User
von Christian L. (cyan)


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Georg schrieb:
> Ich habe ein Profigerät, ein Keithley Picoammeter. Da sind die
> entscheidenden Leitungen im Eingangsbereich nicht auf der Leiterplatte,
> sondern freifliegend verdrahtet, also z.B. der Op-Eingang, der
> Mess-Eingang und der Rückkopplungswiderstand sind "in der Luft"
> verlötet. Sieht zwar nicht sehr professionell aus, aber so werden
> Kriechströme vermieden. So sauber kann keine Platinenoberfläche sein.

Wobei Keithley die Technik auch schon nicht mehr benutzt, sondern nur 
noch gefräste PCBs. Siehe z.B.:
http://www.eevblog.com/forum/testgear/keithley-64856487-teardown/

Irgendwo beim EEV Blog gab es noch ein Teardown eines moderneren 
Gerätes, bei dem ebenfalls die Platine am Eingang gefräst war.

Ohnehin scheint Keithley diese Technik mittlerweile sehr gern 
einzusetzen:
https://www.eevblog.com/2015/04/09/eevblog-731-keithley-dmm7510-7-5-digit-multimeter-teardown/

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