Amplificador de transimpedancia de ganancia programable para medición de resistencia de 4-5 décadas usando voltaje/corriente de pulso

Como puede ver en mi pregunta anterior , estoy tratando de medir la resistencia dentro del rango de 200k-60 ohmios (alrededor de 4-5 décadas). Usaré una fuente de voltaje de pulso (5us de ancho de pulso y 50ns cada tiempo de subida y bajada) de 200mV (máx.) a través del RUT (resistencia bajo prueba) y mediré la corriente de pulso usando un amplificador de transimpedancia (TIA).

Ahora estoy planeando un TIA de ganancia programable y aquí está el siguiente circuito.

Elegí 4 ganancias conmutables aproximadas de alrededor de 430, 4.3k, 43k, 430k que son lo suficientemente buenas para medir el rango de resistencia mencionado anteriormente. En el circuito, he usado una corriente de polarización de entrada ultrabaja y un opamp de baja capacitancia de entrada LTC6268 con suministro de ± 2.5V seguido de un amplificador inversor ( LTC6228 ) con una ganancia de 3. La salida de este opamp va a un ADC de entrada bipolar [ AD7606C-18 ] (por lo tanto, la inversión no es realmente necesaria, pero aún así la conservé por ahora) El interruptor es ADG613 (4 interruptores SPST) con inyección de carga baja y baja fuente de encendido/apagado/capacitancia de drenaje (5pF cada uno a Freq=1MHz) .

Hay 4 resistencias conectadas a 4 interruptores. Las fuentes de voltaje V8, V7, V6 son pulsos digitales de 3,3 V (más como pasos digitales, consulte el punto '1' a continuación) para conectar/desconectar la resistencia de 430 k, la resistencia de 47 k, la resistencia de 4,7 k y la resistencia de 430 ohmios, respectivamente. V9 es solo un maniquí aquí ya que la resistencia de 430k siempre está conectada (el gatillo está conectado a tierra de forma permanente). Ahora uno puede cuestionar el valor de las resistencias que no son las mismas que mis ganancias. Las razones son:

1. Cambiaré la ganancia agregando (usando los interruptores) resistencias en paralelo conectándolas una tras otra (de mayor a menor) sin desconectar la anterior y tomando la resistencia equivalente (de la más alta a la más baja actual) y por lo tanto el ganancia de equivalencia. Las fuentes de tensión V8, V7, V6 actúan como disparadores de paso digitales para los interruptores activándolos uno tras otro con cierto retraso. En lugar de encender una resistencia a la vez, vi que este enfoque reduce un poco las fallas.
2. Al hacer un poco de prueba y error en la simulación, descubrí que al considerar el enfoque '1' y la resistencia interna del interruptor (que se modela), el conjunto de resistencias elegido brinda una aproximación bastante decente de las ganancias mencionadas anteriormente.

Usaré 4 pulsos para la medición de resistencia única y durante esos 4 pulsos se usará el enfoque '1' (es decir, conectar una nueva resistencia de valor más bajo en cada pulso para dar una nueva ganancia equivalente), lo que me daría cuatro resultados diferentes y Usando umbrales de software, puedo elegir una de las 4 lecturas para obtener una medición precisa.

Estos son algunos resultados al probar diferentes décadas de RUT 60 ohmios, 600, 6k, 60k, 600k en el orden respectivo. V(n008) es la salida (en verde). V(n009) es el pulso de entrada (en gris) y el resto (V8, V7, V6) son disparadores de los interruptores. La salida se muestreará solo durante los pulsos de entrada, por lo que las fallas debido a la conmutación no son un problema real siempre que se asienten antes del pulso de entrada real. Aquí hay otro conjunto de resultados (los voltajes de activación del interruptor están ocultos) que muestran las fallas más claramente. Los parámetros son exactamente los mismos que el resultado anterior.

Como puede ver, para resistencias más pequeñas, las ganancias más altas hacen que el opamp alcance la saturación y, por lo tanto, he elegido un rango significativo de 4 V y 0,4 V para que la medición en cualquier década sea válida (umbral de software como se mencionó anteriormente).

Entonces, todo esto se ve bien en la simulación, pero antes de colocarlo en la PCB, quiero saber su opinión sobre los cambios necesarios y las consideraciones necesarias para lograr este comportamiento de simulación lo más parecido posible a una PCB real no ideal. Me refiero a cosas como agregar condensadores a través de resistencias como compensadores (si es necesario) para evitar que suene en la salida, tal vez alguna consideración de ruido o algunos componentes pasivos adicionales para cualquier otro propósito.

También entiendo que usar 5 resistencias sería ideal, pero estoy de acuerdo con una pequeña disminución en la resolución de alrededor de 200k de resistencia (un cambio de 1k da como resultado un cambio de 7mV, que aún es fácilmente medible). Así que elegí 4 resistencias.

Editar: después de agregar la capacitancia parásita del interruptor (5pF cada uno para la fuente y el drenaje), obtuve oscilación en mi simulación de pulsos cuando se conectó la resistencia de ganancia más baja (al medir valores RUT más altos). Sé que no usaré esa lectura (estaría usando lecturas de una resistencia de mayor ganancia para valores RUT altos), pero si mi opamp no es estable, podría hacer que todo mi sistema sea inestable. De alguna manera arreglé el problema agregando diferentes décadas de condensadores paralelos en todas las resistencias de retroalimentación (ganancia) como se muestra aquí (la imagen también muestra la capacitancia del interruptor parásito). Los valores fueron elegidos con prueba y error. Después de esto, la oscilación no ocurrió. ¿Esta es la manera correcta de hacerlo? ¿Funcionaría esto? ¿Alguien podría explicar qué está pasando aquí? ¿Cómo puedo mejorarlo?