作者 主题:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念) (Read 6436 times)

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在线的 Shodan @ micron.

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DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« on: 1月15日,2021年,12:40:18 AM»
最近,我一直密切研究产生超低电流的概念。
几个月的学习后,我得出结论 - 超低电流校准器可以自己在家里制作。
大多数计量学院使用i = c * dv / dt为子纳米放大器范围产生概念。
更详细的信息: 这里

该生成方法至少使用这些实验室:
VNIIM - D. I. Mendeleyev科学研究所的计量学院(俄罗斯)
PTB - Physikalisch-Technische Bundesanstalt(德国)
VSL - VSL(荷兰)
Ume - 杜贝克/ Ulusal MetrolojiEnstitüsü(土耳其)
Inrim - Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica(意大利)
NPL - 国家物理实验室(英国)
Metas - EidgenössischesInstitutFürMetrologie(瑞士)
MIKES - 计量和认证中心(芬兰)
克里斯 - 韩国标准与科学研究所(韩国)
IPQ - InstitutoPortuguêsdaventidade(葡萄牙)
NIS - 国家标准研究所(埃及)

EUROMET项目830实验显示该实验室的更详细的设备: Eutomet.em-S24-Energudar.pdf

I'm在两个男人街区分开了这个概念:
C - 高质量,漏电优化,氮填充电容。
DV / DT - 慢速和精确的斜坡发电机。

现在我'M开始从Mouser零件开始制作斜坡发生器和设计原理图和PCB,需要几周,但现在我可以显示我的斜坡发电机的主要原理:


 
« 上次编辑:2021年1月15日,01:46:49 AM由Shodan @ Micron »
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#1开: 1月15日,2021年,10:02:17»
我不'T Hink一个需要使用DDS时钟对斜坡速度进行这种微量控制。 μC定时分辨率应足够的更低更新率< 10 kHz. 由于ADC已经存在一些DNL错误,因此代码变化时的确切时序并不重要。如果需要,更新时间可以由数字振荡器(类似于DDS - 只有1位输出)设置。添加抖动的错误比DAC的DNL误差小。

OPA140是一个很好的OP,Hower主要用于高阻抗信号。对于低频率的低阻抗信号,如果OP将是一个问题,有更好的选择 - 1 / F噪声。无论如何,这更像是一个细节。

如果滤波器功能与DAC输出功能,则应调用大量。如果可能,我会考虑较低的过滤器点(更像1 Hz)。如果需要,可以通过启动时修改斜坡形状来校正过滤器的初始沉降。

将斜坡电压划分为最低范围可能是有意义的 - 这将减少循环时间,但会降低ADC错误并为大致检查提供额外的方法。

它似乎是Goo的实践还可以使用良好的外部DMM测量斜坡电压。
 

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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#2开: 1月15日,2021年,10:39:38»
关于VNIIM的低电流标准的一些词。
正如我所知,该标准由VNIIM开发,由Mnipi制造。
作为我已知的斜坡发生器使用2 PWM DAC,一个DAC与恒定更新的其他DAC形成VREF。
该斜坡发生器的架构与NK4-1标准的架构非常相似,但具有一些改进,如产生斜坡的数字反馈。
在差异化的情况下隐藏着大区别。及其在蓝宝石绝缘体上的空气电容器。但不幸的是,我几乎没有细节。

请谨慎对待此信息,因为它与文章中发布的信息不一致。
据我所知,模拟集成商在很久以前使用坡道(在70中回来's),在非常旧的校准器中,如EK1-6。

还有一些关于VNIIM中使用的标准的信息,我认为您可以从Pavlov O.M的作品中学习。

在这篇文章: //www.terragaze.com/forum/metrology/nk4-1-low-current-and-high-resistance-calibrator-(made-in-belarus)/msg3277576/#msg3277576
I'M分享关于校准器和标准的文章'S,但这篇文章用俄语。
« 上次编辑:2021年1月15日,11:11:18 AM By BSW_M »
 

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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#3开: 1月15日,2021年,11:41:49»
嗨亲爱的朋友克莱辛斯坦& bsw_m.

现在我'm体验岩石固体deja vu  :-\

也许......我赢了'T试图解释DAC电阻矩阵它是阻抗关键电路,还有其他一些东西......更好的方式显示结果。
敬请关注  >:D
« 上次编辑:2021年1月15日,11:45:34 AM由Shodan @ Micron »
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#4开: 2011年1月15日,下午12:09:31»
使用DDS是一种非常强大的方法,可在非常高分辨率下拨打电流幅度的次数。
DAC的错误只会为当前添加一些噪音 - 但仅限于1ppm(AD5790遗留物<1ppm, the DAC1101A <4ppm).
凉爽的方法!

干杯

andreas.
 
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#5: 1月15日,2021年,下午12:24:21»
干得好。你有精确的电容器吗?
//electron.plus 功率分析仪,VI标志性测试仪,电压参考。
 

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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#6开启: 1月15日,2021年,01:40:50 PM»
有趣的。我想知道BOM成本将是什么。
韩元'DUT的导线添加电容会丢失精度吗?或者C电容是否有许多较大的电容?
 

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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#7: 1月15日,2021年,02:19:36 PM»
主要的exlsive部分是DAC,也许是参考。为了参考,它将主要是关于低噪声,而不是长期稳定性。
DDS和时序部分看起来有点复杂,但也不是非常昂贵的,即使使用过度使用。对于开始NCO控制(可以在μC中的SW中的DOE)应该是足够的。
人们可能会在100美元 - 200美元的范围内逃脱BOM成本。对于开始,更便宜的DAC可能是一种选择。输出的范围设定电容器需要是一个相对特殊的,稳定的部分,如空气电容器,其中带有假散垫片,可以通过可计算的电容进行调节。所以这将是额外的。较大的范围(如1 pa)可以使用稳定的商业帽。

电流源将采用相对低的阻抗靶(例如TIA型电动仪)。电缆电容不会直接影响结果 - 然而,它会增加可能的噪音。
相关电容是从斜坡到DUT输入的,所以就像带接地屏蔽的2个端口电容一样。为了保持电容小,避免泄漏一个仍然会保持"cables"短,或避开它们都在一起。 因此,像屏蔽电容一样,直接在插头到DUT,具有类似于斜坡信号的正常BNC或SMA输入。 精密斜坡发生器也可以是萼片。

必须记住的另一个点是接收端TIA幅度的肮脏和噪声将增加到斜坡并因此增加噪声。低电流放大器往往有点嘈杂,也显示出一些漂移 - 所以一个不必用斜坡的噪音来逆转它。
 
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#8开: 1月15日,2021年,08:07:17 PM»
DAC11001A具有相当大的电压输出范围。
也许可以利用这个:
从第一次看看数据表似乎有益
使用更高的电压参考范围而不是平均参考。

据我所知,DDS方法确实很酷。
 
 

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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#9: 1月15日,2021年,晚上10:01:10»
干得好。你有精确的电容器吗?

I'我每天都想想它。但是建立尚未开始。

电容器杯可以铣削。

提供低泄漏,我想要拆卸 切换矩阵 从V7E-42收获电气级蓝宝石到固定杯之间。

氮气和Festo超低压力调节器提供纯N2环境我拥有它。

良好的成功机会,但最复杂的是所有这些东西 - 精确地测量电容。
« 上次编辑:1月15日,2021年1月15日,10:03:05 PM由Shodan @ micron »
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#10: 1月15日,2021年,晚上10:13:19下午»
有趣的。我想知道BOM成本将是什么。
斜坡发电机在mouser上约300美元。

韩元'DUT的导线添加电容会丢失精度吗?
DUT电容和DUT电流表偏移在这一概念中并不重要。
但是,电容器测量的精度是真的,影响总精度的大部分。
I'M希望进行更高的分辨率斜坡,以研究电容器的相对参数以及许多其他感兴趣的事情,例如 - 测试差异化器...需要几个PPM稳定性。
« 最后编辑:2021年1月15日,Shodan @ Micron下午10:23:34 »
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#11开: 2011年1月15日,晚上10:34:59»
用已知气体填充电容器是2个侧面的:它有助于对空气介电常数的湿度效果。然而,这通常不是很大的效果。所以不太确定它是真正需要的。
缺点是一种从气压中增加可能的压力效果,导致外壁中的机械应力。气密密封也需要一些特殊的护理并使电泄漏更低。
将电容器齐平,用大量99%的氮气冲洗电容器,仍然是空气开放的尖锐。

不确定以某种方式构建电容器是有令人令人令人令人令人毛的,因此可以通过尺寸来计算具有精度较大的电容。这可能不适用于绝对值,但至少在调整间隔时的电容变化。
它有点取决于针对的级别PF精度。
 

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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#12: 1月15日,2021年,下午11:18:59»
DAC11001A具有相当大的电压输出范围。
也许可以利用这个:
从第一次看看数据表似乎有益
使用更高的电压参考范围而不是平均参考。

I'我早点思考它。我的答案是 - 不需要扩展电压。
10V参考将通过集成分频器电路镜像到-10V,TI表示它是匹配的电阻器。

该电路提供20V跨度。它可以在19uV DAC步骤4分钟内每秒产生高达百毫伏的非常高的斜坡率,其足够。
另一个优点 - 20V很简单,非常便宜。  >:D
如果我'M增加参考,也会增加DAC步骤并提高输出噪声对慢速速率。不好的方式......

当我看到项目830实验数据时,大多数有用的斜坡率为10mv / s,一些实验室使用速率降至1uv / s。在这种情况下,更好的方法是 - 使用20V输出跨度,并且可能需要在0.1,0.01,0.001的因子0.1,0.001时添加额外的分频器输出。

速度跨度分隔因子斜坡时间
10mV/s20V133min
1mV/s20V0.133min
0.1mV / s.20V0.0133min
0.01mv / s20V0.00133min
11mV/s20V130min
9mV/s20V137min
0.9mV / s.20V0.137min
等等......非常灵活,最佳的DAC步进噪音。
« 上次编辑:2021年1月16日,12:31:09 AM由Shodan @ Micron »
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#13开启:2021.年1月16日,02:37:43»
用已知气体填充电容器是2个侧面的:它有助于对空气介电常数的湿度效果。然而,这通常不是很大的效果。所以不太确定它是真正需要的。
N2填充盖的主要优点 - 最大限度地减少了AC和直流电容测量之间的偏移。
Tübitakume在经典方式之间显示出大的转变(Digibridge) 和C = I / DV / DT方法。

其他科学出版物表明 - 最小的N2填充帽在这里更好。


可以从尺寸计算具有足够精度的电容
这种方式不准确。

无论如何....我= c * dv / dt是极其深的兔子洞,想......我有很多乐趣.... :popcorn:
« 上次编辑:2021年1月16日,03:01:05 AM by Shodan @ Micron »
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#14: 1月19日,2021年,06:40:54»
原理图的第一部分完成,即Ver.0.1(ALFA)。
现在我'M开始开发数字部件和电源。之后,需要重新计算和检查原理图......保持调整  >:D

« 上次编辑:2021年1月19日,06:43:12 AM by Shodan @ micron »
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#15: 1月19日,2021年,08:10:02»
只有100ms时间常数的首次订购低通滤波器?
如果我纠正我'M错误,但ADC会改变它 's输出约。考虑30分钟坡道,每秒14次。每次代码正在发生变化时都会有一个故障。

« 上次编辑:2021年1月19日,08:11:34由Doktor Pyta »
 

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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#16开: 1月19日,2021年,08:21:35»
只有100ms时间常数的首次订购低通滤波器?
如果我纠正我'M错误,但ADC会改变它 's输出约。考虑30分钟坡道,每秒14次。每次代码正在发生变化时都会有一个故障。
2 ^ 20 /(30min * 60sec)= 582.5 Hz DAC步骤。
I'害怕大而慢的LPF过滤器,因为它可以添加大型非线性。
但是,需要在裸金属上调查这种方面。

I'M思想 - 582每秒使用100毫秒过滤时间常数 - 可以非常精细,因为电达的集成时间和输入电容提供了额外的DAC步骤和格里奇。

无论如何 - 可以添加外部过滤器。
« 上次编辑:2021年1月19日,08:23:17 AM由Shodan @ Micron »
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#17开: 1月19日,2021年,09:29:39 AM»
那里'在Fluke和DATron校准器中使用的非常漂亮的DC精确LPF。

这里'S 5500,D6板的片段。它'S输入是一对PWM DAC's.

I've看到高达7阶(有更多的帽子等)
« 上次编辑:2021年1月19日,09:32:24 AM由FCB »
//electron.plus 功率分析仪,VI标志性测试仪,电压参考。
 
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#18开启: 1月19日,2021年,下午12:21:02»
DDS部分应在输出端仍然具有良好的低通滤波器以删除别名,即使仅需要平方波也是如此。可以通过将频率限制略低于正常的频率限制来切割几个角落,但我仍然使用通常的椭圆形LC滤波器的简单形式,也许是5个顺序。

我不'T Thin Thin Tone需要额外的缓冲区参考,只需2个操作即可驱动DAC即可确定。这里,更多传统的BJT的OPS应该比JFET型OPA140更好。更像OPA207或AD867X。
用于参考的低通滤波器可以将过滤器盖的低侧具有DAC的负极参考。随着X2乘法器,基本上可以免费提供电容。

有些部门是有道理的,但我怀疑分配器超过/ 100有意义。即使有电压会相当低,噪音也会成为一个问题。请记住,这不仅仅是三角形发生器的噪音,还不仅是DUT输入的噪声。 TIAS处的高阻抗输入放大器通常具有相当大的噪音。因此,对于小电流,可以更好地降低电容而不是降低电压。甚至可以考虑时代10增益的相反方式,以扩展由单个电容器覆盖的范围。

在DAC之后可以选择切换过滤器可能有意义。这种方式,也可以在较高频率下使用发电机(可能最多10 Hz)以产生更大的电流以用于校准目的。对于慢倾斜斜坡,慢速过滤器应该是好的,但是对于快速的情况,它会更像10 kHz的上限是合适的。
 

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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#19: 1月19日,2021年,06:09:40»
有些部门是有道理的,但我怀疑分配器超过/ 100有意义。即使有电压会相当低,噪音也会成为一个问题。请记住,这不仅仅是三角形发生器的噪音,还不仅是DUT输入的噪声。
在未来我'M计划使灰度降至1E-19 .... 1E-22A >:D,低电容的低斜坡速度可以是有用的,但现在我不't have 具有单电子计数器的该想法的涡轮分子泵。

« 上次编辑:2021年1月19日,07:57:44 PM由Shodan @ micron »
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#20开: 1月19日,2021年,07:12:15 PM»
I'M立即分析LPF过滤器......
每个过滤器都包含此,添加非线性。

该过滤器适用于直流电压。如果它用于斜坡,第一阶段过滤器盖重启到当前源。该帽的寄生效应提供多达100uv / v(用MKP4)斜坡非线性甚至...其它。

让我们尝试计算出噪声W / O过滤器:
I = U / R是128UV / SQRT(Hz),具有1TR = 2.9 mV,在528 Hz,2.9FA热噪声。

i = C * DV / DT是528 Hz步骤的19UV DAC步骤纹波。(30米循环)具有100个PF外部电气电容,它产生平均值1Pa 1.9FA噪音,峰值到峰值的峰值当然是更大的,但噪音可以'T通过每个电线和电缆的输入寄生电容而不过滤效果。

概述:斜率噪声水平没有任何滤波器,也可能是较低的等效电电阻。
10Hz LPF现在完全从该概念中删除,但提供了使用夹层板安装LPF的机会。良好的过滤模块需要单独开发。
« 最后编辑:1月19日,2021,07:46:07 PM由Shodan @ Micron »
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#21开:2021.年1月19日,07:58:03 PM»
没有任何过滤器,一个将获得一步函数,因此电流将在极端的一系列尖峰变成一系列尖峰。所以人们仍然需要某种重建过滤器。它可能不需要那么低,但是像1/10那样最小的有用采样频率会很好。在LSB步骤旁边,DNL错误也有一些额外的纹波 - 步骤并不大小,但更像50%变量。此外,还有来自DAC的快速(μs范围)切换尖峰。过滤器将在几个步骤中平均不均匀的步长。
DAC步骤开始大约19μV/ SQRT(12) 采样频率设定BW噪声幅度。 100 PF帽,这将很多电流噪音。

可能需要多功能多 1订单过滤器,虽然交叉可能不需要如此低。
对于第一近似,可以对斜坡的初始部分的佩戴者效应来校正。在稳态(例如,几秒钟之后),Fitler会造成更固定的延迟而不是更多的额外错误。
TA部件通常也巩固一些灵巧,无论如何都需要很长一段时间来解决。
一个简单的2个Nd OALLEN keallen键滤波器也可以,与DAC之后的缓冲器组合。 所以它只有1个op作为缓冲区有线 - 所以没有比缓冲区更多的错误。
 

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« 回复#22: 1月19日,2021年,08:30:15 PM»
它可能不需要那么低,但是像1/10那样最小的有用采样频率会很好。
早些时候你说10Hz LPF太小了......现在你说1/10很好(250Hz / 10 = 25Hz)......你完全爆炸了我的思绪。  >:D
如果我的概念有错误,它's very cool, i'm like fix errors.
抱歉,但我'm want try 我的 概念与 我的 错误和修复......不是你的!!!

ps.opax140,很酷的opamp用于该用法,我不'现在想要改变它。
pps.so ...亲爱的Kleinstein请继续前进,展示你的DIY校准器,我看到你非常接近......   :-DD :-DD

« 上次编辑:2021年1月19日,08:51:01由Shodan @ micron »
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#23开:2021.年1月19日,09:33:07 PM»
可能根本不需要LPF。首先,如果需要,步骤相关噪声是确定性/周期性的 - 如果需要,如果需要,则对采样数据的过滤可能是足够的。
可以稍微延迟采样时间以允许沉降EUT输出 - 这种方式与步骤相关的噪音'T出现了。可能被注意到的唯一可能是一个轻微的偏移量。

编辑:这假定同步采样......

干杯

andreas.
« 上次编辑:1月19日,2021年,09:35:26 PM由KT88 »
 
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RE:DIY超低电流校准器(i = C * DV / DT概念)
« 回复#24开:2021.年1月20日,03:52:16 AM»
也许这样的东西对于过滤非常高速的故障可能有用:

R11,C10,U5B - 斜坡示踪电路用于消除C8,C9 直流电流。在没有该电路C8,C9电流流量为10mV / s的斜坡率为1 + 1na。

截止频率当然很高,但我'M期望寄生效应非常低。外部过滤器也可以添加。
无论如何,LPF夹层板是好主意,我可以'T现在预测所有寄生效果......需要在裸金属上进行测试。

那里 is probably no need for an LPF at all.
大概...
电线输入级是非常好的噪声滤波器本身。
« 上次编辑:2021年1月20日,04:46:41 am by shodan @ micron »
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