Шум на выходе преобразователя ток-напряжение

[karsis]

Всем спасибо за советы, после сегодняшнего дня схема приобрела вид:

шум в точке 2 составляет 200 мВ при коэффициенте усиления порядка 10^9. Завтра попробую с разведенными сигнальной и силовой землями и местом для установки элементов на инвертирующий и не инвертирующий входа.
При нулевом сигнале на входе на выходе в точке 2 значение напряжения порядка 3х вольт, стоит ли установить на выходе резистор в 1кОм и с него снимать усиленный сигнал?

[eu1sw]

ну посмотрите же на вашу схему внимательно. Если вы подаёте на неё сигнал через 10 МОм, то ваш первый ОУ представляет из себя просто инвертирующий повторитель с Кус=1, второй каскад - инвертирующий с Кус=100, итого суммарно получается неинвертирующий усилитель с Кус=100. откуда 10^9? Идём далее: при закорачивании входа и при отсутствии цепей балансировки ОУ напряжение на выходе непредсказуемо, обязательно введите в схему резистор в 10 МОм между общим и неинвертирующим входом первого ОУ, это как минимум улучшит балансировку. при разомкнутом входе на выходе должен быть 0. если не так - ищите возбуды.теперь ещё есть вопрос по измерению туннельного тока: что бы ток протекал - нужна разность потенциалов, в вашей схеме не видно точек с разностью потенциалов, нужно мерять не относительно общего, а относительно какого либо опорного источника, причём очень стабильного и отфильтрованного. а так в принципе должна получиться крутизна преобразования 0,001 мкА на вольт.
могу ещё посоветовать Титце и Шенка курить "Полупроводниковая схемотехника" и Хоровица и Хилла "Искусство схемотехники" на предмет тепловых и дробовых шумов, рекомендую.

[vlad3156]

...бюджет погрешостей Вашей схемы по постоянному току....AD8021 имеет входной ток 7,5мкА - рассчитаем смещение - 7,5мкА*1КОм =7,5мВ*100(Кус)=750мВ...из 3В по выходу вычтем это смещение (создаваемое входным током) - получим 2,25В..теперь из этого значения вычтем смещение создаваемое входным смещением...для AD8021 значение тип.смещения составляет 0,4мВ...умножим эту величину на Кус...получим 40мВ...вычитаем из 2,25В...получим 2,21В...делим на Кус....получим 22,1мВ это смещение на выходе AD825....при резисторе обратной связи 10М входной ток по инвр.входу составит 22нА....если под нулевым сигналом Вы подразумеваете что вход ХТ1,1 ни к чему не подключён(висит в воздухе) то либо у Вас по плате сумашедшая утечка...либо пробит вход AD825...
...при входном токе AD825 15пА*10М=150мкВ(+/-)1мВ=смещение на выходе...либо 1,15мВ либо 850мкВ
...извините..написал немного сумбурно...расчёт примитивный и без учёта знака смещения

P.S.....кстати AD8021 достаточно шустрый ОУ и не очень любит емкостной нагрузки...поэтому надо его выход смотреть осциллографом с ВЧ-щупом(маленькая вх.емкость)...либо обыкновенным щупом только на выход AD8021 подключите резистор 100 Ом...

[karsis]

Преобразователь находится в металлическом кожухе. Вот, что снимается на выходе при разомкнутой входной цепи, это уже в устройстве - между иголкой и металлическим предметом:

такая схема включения преобразователя:

[vlad3156]

....это похоже на резонансное усиление шумов AD825 за счёт емкости кабеля и монтажа...поставте на вход ХТ1.1 резистор от 100 Ом до 10кОм(значение этого резистора надо подобрать) и ...если не требуется высокого быстродействия....увеличьте С1 до 100пф ...при данных соотношениях R1 и C1 частота среза АЧХ 1,5кГц....

[vlad3156]

...соберите Ваш предусилитель по такой схеме...эта схема эквивалентна двум Вашим ОУ...

[karsis]

С учетом всех ваших замечаний и советов схема приобрела следующий вид:

При разомкнутой цепи на выходе было следующее:

Завтра если удастся попробую посмотреть на образце значения туннельного тока.

[vlad3156]

...вход ХТ1.2 переместите к контакту "общий"...а у второго ОУ введите цепь установки нуля...

[karsis]

Всем доброго времени суток.
Расскажу о прогрессе.
Текущая схема:

В данной конфигурации преобразователя усиление составляет 10^9, то есть передаточная функция 1нА-1В, и верхняя частота ограничена 1,6кГц.
При отсутствии входного сигнала на выходе следующее (еще добавится коррекция нуля):

Туннельный ток, лучшее, что удалось получить:

Ток не поддерживается точно, и убегает. Обычно получается вот такая картина:


Преобразователь тестировал подавая на вход ток через два диода включенные параллельно (учел замечание по поводу резистора в качестве источника тока).
В регулятора пробовал значения которые были в старом аналоговом ПИ регуляторе, подбирал новые, результате на графиках выше. Это связано с предусилителем или системой стабилизации туннельного тока, .или и с тем и с тем?

[vlad3156]

...похоже что в петле стабилизации тунельного тока есть колебания...надо вводить корректирующее звено...
а Вы что стесняетесь ставить параллельно R4 и R5 емкости..????