تقویت کننده جریان نویز پایین
با توجه به آنکه، آشکار سازی جریانهای پایین، در حد نانو و پیکوفاراد، به عوامل زیادی از جمله نویز بستگی دارد، در این گزارش سعی شده است مدارهایی برای آشکار سازی جریانهای بسیار پایین، در فوتودیود(Photodiode)، کوارتز(Quartz Tuning Fork )، و جریان تونلی(Tunneling Current ) طراحی شود و رفتار فرکانسی و نویز خروجی آن محاسبه شده است. میدانیم که 5 نویز اصلی در مدارهای الکتریکی، Shot Noise، نویز گرمایی، نویز 1/f، Burst Noise و نویز آوالانچ میباشد. بیشترین نویزی که در مدارهای جریان پایین باعث کاهش دقت اندازهگیری میشود، نویز گرمایی مربوط به مقاومت و نیز Shot Noise مربوط به آیسی ها میباشد. در این گزارش نویز هر مدار با استفاده از Spice و نیز با استفاده از روش محاسباتی، محاسبه شده است.
میدانیم که فوتودیود، در ساختار فیزیکی خود شامل یک پیوند p-n است، که در اثر برخورد نور، جریانی متناسب با آن تولید میکند. از این رو مدار معادل یک فوتودیود را میتوان بصورت یک منبع جریان موازی با یک مقاومت و نیز یک خازن در نظر گرفت. همچنین باید دقت داشت که برای تقویت جریان بسیار پایین تولید شده از فوتودیود، باید از آپامپی استفاده کرد که جریان بایاس ورودی آن بسیار ناچیز باشد. در این گزارش برای دو رنج جریانی 1پیکوآمپر تا 1نانوآمپر و نیز 1 تا 100 نانوآمپر، مدارهایی با آپامپ هی متفاوت طراحی و شبیه سازی شده است.
Low Noise Current Amplifier
Abstract: As we know, detecting low currents, in order of Pico and nano ampers, depends on different things, especially noise. In this report, some circuits have designed for detecting low currents in Photodiode, Quartz, and Microscopy tunneling current. There are 5 types of noise in electrical circuits, Shot noise, Thermal noise, Flicker noise, Burst noise and Avalanche noise. The most important in noise is related to thermal noise and shot noise in resistors and IC's. In this report, the noise of each circuit is calculated in spice.
As we know, photodiode contains a p-n junction in its physical structure that generates current, as it detects light. The equivalent electrical model of photodiode is a current source in parallel with a resistor and a capacitance. For amplifying of the low current generated with the photodiode we should use an IC Op Amp with ultra low bias current. In this report, there has been circuits with deferent Op Amps for currents in the range of 1 Pico ampere to 1 Nano ampere and for 1 Nano ampere to 100 Nano ampere
