Что мерить, чем мерить, как мерить. И, естественно - зачем мерить...

При поддержке компании ПРИСТ


Ответить

Электрометрический усилитель У5-11

Вс фев 06, 2022 17:27:51

Похоже, этот усилитель пользуется спросом, что на самом деле и не удивительно, так как это самый дешевый способ приобщится к электрометрическим измерениям. По этой причине было решено создать тему посвященную данному прибору и его доработкам.

Усилитель У5-11 разработан Минским Научно Исследовательским Приборостроительным Институтом (МНИПИ). Разработка была завершена в 1978 году. Серийно производился на мощностях производственного объединения «Белвар» с 1984-го до 1992-го года включительно. (период производства в процессе уточнения).

Главный конструктор усилителя Глубокий И.А. он же являлся и главным конструктором В7-45.

У5-11, предназначен для измерения малых токов, а так же напряжений в том числе от высокоомных источников. Входное сопротивление усилителя более 1Е15 Ом (1 ПОм).
При измерении токов, усилитель работает как трансимпедансный преобразователь ток-напряжение с коэффициентами преобразования от 1Е13 В*А до 1Е3 В*А. При этом максимальное выходное напряжение может доходить до ±10В (на самом деле несколько выше, около ±13В).

Усилитель в процессе его жизненного цикла претерпел одну существенную модернизацию.
Основные различия между ранним и поздним вариантом были в корпусе, ранний вариант усилителя производился в малогабаритном корпусе типа Надел-75. Более поздний вариант усилителя производился в собственном оригинальном корпусе, который имел меньшие габариты, нежели малогабаритный корпус типа Надел-75. Еще одно существенное различие между ранним и поздним вариантами усилителя заключается в использованном электрометрическом коммутаторе и входном разъеме.

В раннем варианте усилителя использовался оригинальный коммутатор для данного усилителя. В качестве входного разъема был использован малогабаритный триксиальный разъем с сапфировым изолятором типа BNC. Такие же разъемы применялись во внешнем многоканальном коммутаторе из ЗИП В7Э-42.

В позднем варианте усилителя был применен электрометрический коммутатор типа «ромашка», который так же применялся и в других приборах (Например В7Э-42, В7-49, В7-57/1). Также слегка модернизированный вариант коммутатора "ромашка" применялся в пикомперметрах А2-1 ... А2-4. И стандартизованный триаксиальный разъем с сапфировым изолятором диаметром 10мм, который применялся так же в приборах В7Э-42, В7-49, В7-57 (/1,/3,/4) и последующих, вплоть до пикоамперметра А2-4.

Еще незначительно различие заключается в типе сверхвысокоомных резисторов. В раннем варианте усилителя резисторы номиналом 10ГОм и 1000ГОм были типа «КВМ», в позднем варианте применялись резисторы типа С3-15.

Ранний и поздний варианты усилителя:
Изображение

В качестве входного каскада усилителя применена транзисторная пара НТ002. Данная транзисторная пара была разработана МНИПИ и производилась на производственных мощностях МНИПИ (от кристалла до корпусирования).
Данная транзисторная пара выступает как буфер с очень высоким входным сопротивлением для последующего ОУ 140УД17.

Продолжение следует…

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Пн фев 07, 2022 19:49:33

А для чего конкретно такие применяются? Измерение малых токов - это слишком обще. Вот, например, измерение тока одного электрона - это более интересно))

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Пн фев 07, 2022 19:57:06

Я измеряю следуещее (не с помощю У5-11 по по сути тот же прибор В7-49):
1. Входной ток ОУ с алиекспреса проверка на оригинальность.
2. Утечки конденсаторов
3. Утечка контактов реле

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Пн фев 07, 2022 22:58:40

Каков вопрос, таков и ответ.
На самом деле, в радиолюбительских измерениях:
Как выше сказано - утечки всего и вся, не упомянут например отбор транзисторов по утечкам, диодов и т.д.
Компарирование высокоомных резисторов и мер сопротивления.
Так же измерения напряжений в схеме без воздействия на нее, особенно актуально в высокоомных цепях.

На самом деле применений масса, но извините, я это расписывать не буду, так как это потянет как минимум на достаточно большую статью, если даже не на небольшую книжку.
Вопрос в другом, при вашей постановке вопроса, у меня складывается впечатление. что вам приборы такого класса не нужны, как не нужны и измерения, которые можно производить данными приборами. Так чего зачем беспокоится.
А если все же интересно, то в целом, информация в интернете есть, да она не собрана в одном месте/или посте на форуме, но кого это останавливало?
Куча книг выложено в общий доступ и т.д. По книгам, если все же интерес есть, то рекомендую прочесть "Техника электрометрии" под авторством Илюкевич А.М. 1976 года издания.
Несмотря на то что книге уже больше чем полвека, информация в ней до сих пор актуальна и при понимании, что в ней написано, вопросы вроде "для чего такой прибор можно применить" - отпадут сами собой.

Если пойти дальше и не зацикливаться на радиолюбительских применениях, то есть более тяжеловесные применения (мой гугл-фу дан позволил за небольшое отведенное время найти следующие документы):
http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/38799
http://medphysics-irk.ru/publication/pd ... 9-2-ru.pdf
https://ibn.idsi.md/sites/default/files ... -43_12.pdf
http://www.journal-spqeo.org.ua/users/b ... eprint.pdf
https://dissertations.tversu.ru/system/ ... 1412626132

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Пт сен 23, 2022 17:15:49

В силу ряда причин, запланированная статья по данному прибору так и не была закончена.
Но так как были произведены определенные измерения, считаю, что могу ими поделится.

Шум и стабильность нуля усилителя на коэффициенте преобразования 1E12В*А:
Изображение
Измерение тока ±1фА (коэффициент преобразования 1E12В*А)
Изображение
Измерение тока ±5фА (коэффициент преобразования 1E12В*А)
Изображение
Измерение тока ±10фА (коэффициент преобразования 1E12В*А)
Изображение
Измерение тока ±10пА (коэффициент преобразования 1E12В*А)
Изображение

Так же могу подтвердить, что входное сопротивление усилителя в режиме измерения потенциалов составляет более 1 Пета Ом. При этом после установления входного тока (зарядились все изоляторы и диэлектрическая абсорбция изоляторов перестает влиять), входное сопротивление приближается к 10 Пета Ом (немногим ниже). Измерение входного сопротивления проводились при входном напряжении 100В, ток контролировался прибором В7-45. 1Е-1В*В (выходное напряжение усилителя 10В при 100В входных).

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Пн сен 26, 2022 15:49:22

Это измерения прибором с переработанным входным каскадом на импортных элементах типа ADA4530 ? Если в стоке то там шумы выше намного.

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Пн сен 26, 2022 15:58:03

Это стоковый прибор, с заменой электролитических конденсаторов на новые, местами Большей емкости. Вход естественно так и остался на НТ002.

Насчет же переделки входного каскада на что-то другое - тут я особо не вижу смысла. "0" усилитель держит вполне себе уверенно. Насчет шума - его можно сделать меньше, переделав усилитель, но нужно ли.

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Пт сен 30, 2022 13:46:20

В силу ряда причин, запланированная статья по данному прибору так и не была закончена.

А зачем? Все можно прочитать и в первоисточнике: https://ampnuts.ru/y5-11/

Re: Электрометрический усилитель У5-11

Сб окт 01, 2022 10:58:54

В силу ряда причин, запланированная статья по данному прибору так и не была закончена.

А зачем? Все можно прочитать и в первоисточнике: https://ampnuts.ru/y5-11/

Что-то подозрительное продвижение сайта отшельника Шодана:)
Ответить