发个国产的pA级弱电流放大器拆解，新手上路请大牛指教

armdsp · 发表于 2011-9-23 11:24:33

仪器为4通道I-V放大器，设计精指标是10pA~1mA共9档放大，10倍量程可调，最大输出±5V，实测3.7V左右。
内置低通滤波器。直流漂移0.1pA/小时。
下图是拆机后其中一路的板子，其余三路保持原来状态。两块大板之间直立的小板应该是用于量程切换控制的。
可以看到为了保密需要，芯片都是打磨过的，但据推测DIP8的片子都是OP07，DIP16的是4051：

从BNC输入端的背面拍摄：

内部电缆连接至PCB板，热熔胶封闭焊点：

板子是通过这种铝合金零件固定在机箱上面的：

这是静电运放和反馈电阻，可惜片子打磨后看不到型号了。电阻最大1GΩ，电阻类型和版上bg2vo大神介绍的不太一样：

换一个角度：

再来1GΩ：

和100MΩ：

图中绿色和红色的都是电容吗？请大牛指教！

红色如图：

清楚点：

第一次发帖，如果有不清楚的地方请指出，我再补充照片。
谢谢观赏！

longshort · 发表于 2011-9-23 11:29:21

没图？

armdsp · 发表于 2011-9-23 11:31:29

第一次发帖，不太会操作，已经补全啦~

liwei_jlu · 发表于 2011-9-23 11:34:31

这做工，看着太烂了。

pipelie · 发表于 2011-9-23 11:49:24

从PCB来看，难以相信能做到pA级！难道是技术太牛，以至于工艺都能忽略到这种程度？
红色的电容是CBB，绿色的应该是涤纶电容。

lymex · 发表于 2011-9-23 12:38:07

最大1G电阻理论上是完全可以做大0.1pA的，走线上也做了很多等电位屏蔽，但有以下问题：
1、输入电缆很一般，没看出特别的，应该用特氟龙材料的
2、等电位屏蔽线没有过孔
3、热熔胶绝缘性能不好
4、布线很差，该集中的东西太分散。

另外，运放不会是OP07，应该是低输入偏流的静电运放，后面的多路开关很难有低漏电的，是瓶颈。

longshort · 发表于 2011-9-23 12:38:19

乖乖，也太复杂了些！

这个机器10pA级是可以做到的，只要PCB做好工艺卫生是没有问题的，再高就难了。

pipelie · 发表于 2011-9-23 12:58:11

直流漂移0.1pA/小时，这个指标我觉得比较牛。

lymex · 发表于 2011-9-23 13:09:38

直流漂移0.1pA/小时，应该是零点稳定性。我DIY的，零点稳定性非常很好。但如果反馈电阻不好的话，加了电压后会有介质吸收/释放效应，类似于电容/蓄电池，电荷半天放不出去，造成读数逐渐变动。

armdsp · 发表于 2011-9-23 14:50:48

价格可不便宜呢

armdsp · 发表于 2011-9-23 14:53:47

To pipelie：
是的，我仔细地看过版上大牛们做的的板子，还有拆解的国外机器，感觉有挺大的差距的。
还有，谢谢指出这两种电容，它们使用起来有区别的吧，能否指点一二？

armdsp · 发表于 2011-9-23 15:02:18

引用第5楼lymex于2011-09-23  12:38发表的  :
最大1G电阻理论上是完全可以做大0.1pA的，走线上也做了很多等电位屏蔽，但有以下问题：
1、输入电缆很一般，没看出特别的，应该用特氟龙材料的
2、等电位屏蔽线没有过孔
3、热熔胶绝缘性能不好
4、布线很差，该集中的东西太分散。

感谢大神的回复！从你之前发表的帖子中学到了很多！表达一下崇拜，呵呵~~
您提到了‘等电位屏蔽线’，具体是在什么位置啊？
布线中，需要集中布置的是高阻和输入那里吗？我看到大牛们的板子中，这部分有很多是直接搭焊在一起的。

对了，后级的运放（直插8脚的那10片）可能是op07，用作后级放大和滤波器吧？之所以说是OP07，是因为虽然芯片表面被打磨了，但是当我把片子从插座上撬开时，发现PCB上赫然有‘OP07’的丝印，呵呵。不过是否厂家的烟幕弹也未可知。
至于您说的静电运放，我觉得应该是图中和1GΩ的高阻直接搭接的那个贴片的芯片，对吗？

armdsp · 发表于 2011-9-23 15:13:27

引用第8楼lymex于2011-09-23 13:09发表的 :
直流漂移0.1pA/小时，应该是零点稳定性。我DIY的，零点稳定性非常很好。但如果反馈电阻不好的话，加了电压后会有介质吸收/释放效应，类似于电容/蓄电池，电荷半天放不出去，造成读数逐渐变动。

您说的没错，就是零点稳定性这个指标。
不过根据我的实测，这台仪器的指标远没有您做的这台好。

lymex · 发表于 2011-9-23 18:37:48

回楼上，我DIY的，由于没有换档开关，电池供电，因此可以排除大部分干扰和漏电，做到接近理论值。
其实弱电流放大器也不神秘，遵从几个要点，谁都可以做好。
第一级，也就是搭接反馈高阻的运放，一定是静电的，即输入偏置电流Ib要非常小，才能流过1G电阻的时候不产生大的压降，否则就形成零点了。Ib的变化是无常的，因此只有Ib小于0.1pA，才能1小时的稳定性优于0.1pA，否则Ib的变化是与信号直接叠加、分不开的。转成电压后再放大用OP07当然可以，甚至用LM358都可以。
等电位屏蔽，图中带红点的地方都是：

pipelie · 发表于 2011-9-23 21:25:08

引用第10楼armdsp于2011-09-23 14:53发表的 :
To pipelie：
是的，我仔细地看过版上大牛们做的的板子，还有拆解的国外机器，感觉有挺大的差距的。
还有，谢谢指出这两种电容，它们使用起来有区别的吧，能否指点一二？

简单说两种，都是薄膜电容。涤纶是一种介质，这种涤纶电容以前在电器里面常见，温漂有些大，一般用在中低频滤波旁路。
CBB是聚丙烯电容，国内的说法，国外对应的是MKP。
薄膜电容种类挺多，眼花缭乱：
CB ：聚苯乙烯国外对应为MKS（聚酯薄膜）
CBB：聚丙烯国外对应为MKP
CO/CI：玻璃釉电容
云母
MKT
KP
独石
以上都是常见薄膜电容，每种下面又细分有不同的类型，感兴趣的自己google啦，我也不太了解。

pipelie · 发表于 2011-9-23 21:28:16

引用第8楼lymex于2011-09-23 13:09发表的 :
直流漂移0.1pA/小时，应该是零点稳定性。我DIY的，零点稳定性非常很好。但如果反馈电阻不好的话，加了电压后会有介质吸收/释放效应，类似于电容/蓄电池，电荷半天放不出去，造成读数逐渐变动。

老大DIY的这个因为简单，simple is the best！零点好在意料之中，但是这么好还是惊讶！
楼主这个比较复杂，PCB工艺/制作，用料看来都不是那么讲究，也很惊讶。

again · 发表于 2011-9-25 22:05:35

那最前端的模拟开关啥型号？丝印应该在IC座下，把IC扒下来看看
这个是测AC?DC?

enquireyhw · 发表于 2011-9-25 22:52:41

怎么没有外观图片

armdsp · 发表于 2011-9-25 23:32:42

感谢以上各位不厌其烦的解答~~出差两天刚回家，明天慢慢学习消化吸收。

syl1588 · 发表于 2011-9-28 08:23:22

我也是新手，学习了

lucialyz · 发表于 2015-4-20 21:48:03

请问国产的pA级微电流放大器是哪家的？

shichen717 · 发表于 2015-4-29 23:41:41

pA级的多少应该洗洗，这个样子，天一潮，nA都保证不了。

pA级别的输入引线至少应该空气隔离，好一些的是物理切割的隔离岛，最好的是特氟龙隔离岛，这里面的运放管脚居然是直接焊上的，而且还是SO8封装，还有助焊剂，1G电阻上还有锡球。

shichen717 · 发表于 2015-4-29 23:44:10

真不明白，PCB上有元件型号，还要打磨？

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