Como medir com precisão pequenas cobranças?

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Eu tenho um fenômeno que cria (pequenos) deslocamentos de cargas (que não posso quantificar por enquanto, esse é o principal problema, digamos que a densidade da superfície de carga seja a mesma de quando você esfrega um balão inflado no cabelo) e Eu quero medir isso. Minha idéia é usar um capacitor pequeno (0,1 pF) que armazene as cargas deslocadas, ligadas a um osciloscópio preciso. Eu preciso que o osciloscópio seja conectado ao meu PC, portanto, alguém me aconselhou a obter um no picotech.com. Acho que, acima de tudo, preciso de um oscilador muito sensível, capaz de medir tensões muito pequenas. E acho que preciso da menor capacitância possível por causa de V = q / C.

O que você acha dessa abordagem? Tenho certeza de que existem efeitos que não levei em consideração (sou matemático, iniciante em eletrônica) e alguém poderia me aconselhar qual osciloscópio eu poderia comprar, por favor? Meu orçamento é de até 400 euros. Obrigado !

capacitor oscilloscope Alfred
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Acho que a capacitância de entrada do seu osciloscópio irá inundar um capacitor de 0,1pF. Você deve nos fornecer uma estimativa de quanto cobrar deseja observar. No final do dia, 400 euros provavelmente não serão adquiridos com equipamentos de teste de última geração.
Elliot Alderson
@ElliotAlderson vamos dizer que a densidade de carga superficial será a mesma de quando você esfrega um balão inflado contra seu cabelo, que, em seguida, pode ficar com o teto
Alfred
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Isso não ajuda. Eu nunca medi a carga desse experimento. De quantos coulombs você está falando? Por que você está falando sobre "densidade da superfície de carga" em vez de quantidades absolutas de carga? Eu acho que você precisa nos fornecer muito mais informações.
Elliot Alderson
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Nesse caso, você precisa de algo mais ao longo das linhas de um eletrômetro . Este tópico também é discutido no EEVblog, aqui e aqui .
Dave Tweed
Dave Tweed tem. Procure um "amplificador de eletrômetro" para usar como um front end sensível a um escopo bastante comum.
Brian Drummond

Respostas:

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Se você usar um amplificador de carga de transimpedância, a capacitância de entrada do amplificador é para um aterramento virtual, de modo que ele somente afeta (de primeira ordem) o ruído.

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

R1 fornece um caminho DC para a corrente de polarização e deve ter um valor muito alto

Ignorando R1, alteração da tensão de saída para carga de entrada q é -q / C1

O amplificador operacional pode ser do tipo eletrômetro, mas se você não tem idéia da magnitude da carga, pode começar com US $ 2,50 (ou 0,25) antes de usar US $ 25.

Talvez tente 100pF ou 1nF e 10M (tempo constante de 1ms / 10ms), assumindo que isso se ajusta ao tempo do seu impulso de carga.

Um amplificador operacional de corrente de polarização fA decente provavelmente pode fornecer uma saída útil com sinais de 100uV ou menos, o que representa uma carga de 0,01pC com 100pF. Você pode adicionar um estágio de amplificação posteriormente se desejar um pouco mais de escopos de largura de banda com tensão alta, sendo bastante barulhentos, mesmo em x1.

Eu suspeito que você tenha um pouco de carga com base na descrição da sua estimativa e talvez seja necessário ter mais capacitância e / ou resistência em série para evitar tensões prejudiciais - outra razão para começar com um amplificador operacional mais barato.

Spehro Pefhany
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