[运放] nA级电流检测

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 楼主 | 2019-6-10 11:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
要做一个nA级别的检测电路,查了点资料,打了pcb样板回来。
测试发现输出的不是恒压而是波形???波形是原理图上“TestPoint”位置。
1:原理图

原理图

原理图

2:光电二极管1(无光)

光电二极管1

光电二极管1

2188输出波形
input.jpg
3:光电二极管2(10nW左右的光)

光电二极管2

光电二极管2




20ms的波形,50Hz,应该由原理图中带阻滤波器滤掉了啊,为什么还会有?
两个二极管不是同一种东西,但里面都是光电二极管,所以两个波形不完全一样。

现在问题就是,电流进来应该是一个恒流的,应该转换成恒压才对,但为何现在是出现波形?
2188的采样电阻1M,有并几十~几百pF的电容,都试过,并没有改善。

手上没有nA的恒流源,太贵了买不起,只能想到用光电二极管来充当恒流源。

问题出在哪里?
有人可以指导指导吗?

或者有没有大神指导下做个nA,小uA的恒流源应该怎么做吗?

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blade55 2019-6-13 16:54 回复TA
光运放和电阻的热噪声就把信号淹没了。你还是先看看有关微弱信号检测的书吧。 
| 2019-6-10 12:09 | 显示全部楼层
本帖最后由 zyj9490 于 2019-6-10 12:13 编辑

电源与电磁干扰(传导,埸)方向去整改,加电屏BI,磁BI。PCB要隔离层画法。加高性能基板,漏电流会产生漂移。看电路第一级,那么高的转换电阻,相位较正是必须,寄生电容导致自激。OPA2188不适合駹阻放大。

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| 2019-6-10 12:16 | 显示全部楼层
参考ADI的运算放大器的应用技术手册光电放大器,此等电路非一般人知道原理能搞定的,经验,布局,工艺很重要。

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| 2019-6-10 13:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 king5555 于 2019-6-10 13:08 编辑

运放电源沒有退耦措施。R609和R602大幅加大到数百k欧姆,而R602再并联退耦电容。您光电二极管是如何接线到哪个节点。

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qinlu123 2019-6-10 14:46 回复TA
还退个毛线,第一级和第二级的偏置电压都不一样。 
 楼主 | 2019-6-10 13:37 | 显示全部楼层
king5555 发表于 2019-6-10 13:06
运放电源沒有退耦措施。R609和R602大幅加大到数百k欧姆,而R602再并联退耦电容。您光电二极管是如何接线到 ...

运放电源有推耦,1uF并0.1uF,图片没有截到。
正负电源都有。

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 楼主 | 2019-6-10 13:39 | 显示全部楼层
king5555 发表于 2019-6-10 13:06
运放电源沒有退耦措施。R609和R602大幅加大到数百k欧姆,而R602再并联退耦电容。您光电二极管是如何接线到 ...

光电二极管,N极接3.3V反偏电压,P极接R601输入端。
电流从R601流向OPA

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 楼主 | 2019-6-10 13:41 | 显示全部楼层
zyj9490 发表于 2019-6-10 12:09
电源与电磁干扰(传导,埸)方向去整改,加电屏BI,磁BI。PCB要隔离层画法。加高性能基板,漏电流会产生漂 ...

有什么适合的运放做nA级的电流放大吗?
这个干扰波形主要是由运放电源引起的吗?

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| 2019-6-10 13:42 | 显示全部楼层
MiniNico 发表于 2019-6-10 13:37
运放电源有推耦,1uF并0.1uF,图片没有截到。
正负电源都有。

最重要的地方在R602沒有退耦电容,前面输入端的地线,要从R602退耦电容引出來。

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| 2019-6-10 14:18 | 显示全部楼层
C616不应该是个大伙患吗

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| 2019-6-10 14:28 | 显示全部楼层
MiniNico 发表于 2019-6-10 13:41
有什么适合的运放做nA级的电流放大吗?
这个干扰波形主要是由运放电源引起的吗? ...

FET型的OPA,或CMOS型的OPA都可以,很难说是电源不纯引起的,要做一糸列的测试。如屏BI。因为是高阻抗 输入,必会引入埸干扰。

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| 2019-6-10 14:36 | 显示全部楼层
      先抛开器件选型,1、第一级跨阻既然用了双电源干嘛正向输入端还加1.25V的偏置电压正向输入端直接接地就完事了,你现在的第一级输出Uo1=I*1M+1.25V(假设电流从右往左为正方向);2、C605干吗用;3、即使电流I=0第一级输出也有1.25V,你第二级还有100倍的增益,所以第二级反向放大电路的正向输入端的偏置电压要和第一级保持一致否则你第二级这么大的放大倍数直接就让放大器饱和了;4、滤波器暂时不管;5、C616直接接在放大器的输出端不振荡才怪。
      你这电路是搁哪抄的,简直看哭了。

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 楼主 | 2019-6-10 14:42 | 显示全部楼层
qinlu123 发表于 2019-6-10 14:36
先抛开器件选型,1、第一级跨阻既然用了双电源干嘛正向输入端还加1.25V的偏置电压正向输入端直接接地 ...

2.5V和0V我是摆两个电阻上去,就是想预留位置,需要抬高就接到2.5V不接地。
现在是不接2.5V直接接地的。

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qinlu123 2019-6-10 14:48 回复TA
你先测试U601的1脚输出正不正常,然后一级一级地往后查 
| 2019-6-10 14:43 | 显示全部楼层
做电路不会算不要紧,有仿真软件可以仿真一下。有洞洞板可以搭个电路实验一下。跨阻放大器一定要用Ib小的JFET放大器,如果对速度有要求GBW和压摆率也要大一些。TI、ADI官网搜索器件很方便。也可以试试CA3140,价格便宜低频参数也够用。

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MiniNico 2019-6-12 11:20 回复TA
大佬,仿真软件我有个multisim,但是里面opa没有我想用的那款,怎么办?破解版的。我去官网找过了,下载前都要注册都要企业单位认证, 
 楼主 | 2019-6-10 14:48 | 显示全部楼层
qinlu123 发表于 2019-6-10 14:36
先抛开器件选型,1、第一级跨阻既然用了双电源干嘛正向输入端还加1.25V的偏置电压正向输入端直接接地 ...

这些基本电路都是我从其他项目的文件复制赞帖过来的。
我习惯每个位置都大概会预留点焊盘,未必是都焊接的,只是预留方便调试用。
不过原理图我都没习惯 在最终定型前,就标注哪里NC,哪里C改R,哪里R改C。
调好了之后才回去改。

第一次做电流检测,还是这么小的电流,基本就是小白
这电路有没有得救,指导指导?

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| 2019-6-10 15:00 | 显示全部楼层
MiniNico 发表于 2019-6-10 14:48
这些基本电路都是我从其他项目的文件复制赞帖过来的。
我习惯每个位置都大概会预留点焊盘,未必 ...

R606用K级别的,C606用nf级别的,R602和R608都用0欧的。R607和R610用同样大的,这里制作反向不要放大,放大在第一级跨阻电路完成就可以了。有源滤波器先去掉吧,第二级出来进ADC就可以了不用最后再跟随一下了,再说了前级好不容易放大出来的信号R612和R613再分压是干嘛。C616要杜绝。

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qinlu123 2019-6-10 15:07 回复TA
R601和C605去掉,别用光电二极管做电流源。可以在X1的1脚和2脚之间跨接一个1M电阻来模拟3.3uA的电流。 
| 2019-6-10 15:08 | 显示全部楼层
第二级所谓的滤波电路自激振荡了

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| 2019-6-10 15:08 | 显示全部楼层
第二级所谓的滤波电路自激振荡了

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 楼主 | 2019-6-10 15:16 | 显示全部楼层
qinlu123 发表于 2019-6-10 15:00
R606用K级别的,C606用nf级别的,R602和R608都用0欧的。R607和R610用同样大的,这里制作反向不要放大,放 ...

好,我试试。谢谢。
跟随器出来分压,是因为ADC是5V的,分压保护一下。
验成了,OPA就改5V的了。
测试板就是为了方便搭线才这么弄得

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| 2019-6-10 15:21 | 显示全部楼层
nA的电流检测不难,但你的一些关键参数没说,如需要的带宽,信噪比,电压上升率,信号波形,放大电路的增益。。。

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| 2019-6-10 15:27 | 显示全部楼层
nA 信号放大用偏流漂移1.7nA级别的opa?!

放大电路设计好惨,体育老师设计的

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