少量の電荷を正確に測定するにはどうすればよいですか?


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電荷の(小さな)変位を作成する現象があります(現時点では定量化できません。これが主な問題です。電荷の表面密度は、膨らんだ風船を髪につけたときと同じになるとしましょう)。測定したいです。私のアイデアは、正確なオシロスコープにリンクされた、変位した電荷を保存する小さなコンデンサ(0.1 pF)を使用することです。オシロスコープをPCと接続する必要があるため、picotech.comで入手するように誰かに勧められました。私は何よりも非常に小さな電圧を測定できる非常に敏感なオシロが必要だと思います。そして、私はV = q / Cのため、可能な限り最小の静電容量が必要だと思います。

このアプローチについてどう思いますか?私が考慮しなかった影響があると私は確信しています(私は数学者であり、電子機器の初心者です)。誰かが私に購入できるオシロスコープを教えてくれませんか?私の予算は最大400ユーロです。ありがとうございました !


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あなたのオシロスコープの入力容量は0.1pFのコンデンサを圧倒すると思います。あなたはしなければならない私たちにあなたが観察したいどのくらいの担当の推定値を与えます。結局、400ユーロはおそらくハイエンドのテスト機器を手に入れることにはならないでしょう。
Elliot Alderson、

@ElliotAldersonは、帯電した表面密度が、膨らんだ風船を髪にこすりつけたときと同じになり、それが天井に張り付く可能性があるとしましょう
Alfred

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それは役に立ちません。私はその実験からの電荷を測定したことがありません。何クーロンについて話しているの?なぜ電荷の絶対量ではなく「電荷表面密度」について話しているのですか?もっと多くの情報を提供する必要があると思います。
Elliot Alderson、

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その場合、電位計のラインに沿ってさらに何かが必要です。このトピックについては、EEVブログ(こちらこちら)でも説明されています
Dave Tweed

Dave Tweedが持っています。かなり普通のスコープの敏感なフロントエンドとして使用する「電位計アンプ」を検索します。
ブライアンドラモンド

回答:


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トランスインピーダンスチャージアンプを使用する場合、アンプの入力容量は仮想グラウンドに対するものであるため、ノイズにのみ(1次まで)影響します。

概略図

この回路のシミュレーションCircuitLabを使用して作成された回路

R1はバイアス電流のDCパスを提供し、非常に高い値である必要があります

R1を無視すると、入力電荷qの出力電圧の変化は-q / C1

オペアンプは電位計タイプでもかまいませんが、電荷の大きさがわからない場合は、25ドルを使用する前に2.50ドル(または0.25ドル)から始めることをお勧めします。

充電インパルスのタイミングに合うと仮定して、100pFまたは1nFと10M(時定数1ms / 10ms)を試してください。

まともなfAバイアス電流オペアンプは、100uV以下の信号で有用な出力を提供できます。これは、100pFで0.01pCの電荷を表します。もう少し電圧が必要な場合は、後で増幅段を追加できます。x1でも、広帯域幅のスコープはかなりうるさい傾向があります。

私はあなたの球場の説明に基づいてかなりの量の電荷を持っていると思います、そしてあなたはより低い静電容量のオペアンプから始めるために電圧の損傷を避けるためにより多くの静電容量および/または直列抵抗を持つ必要があるかもしれません。

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