Circuito de detección de corriente para rango dinámico de 0.1uA a 100mA [duplicado]

Para un nodo de sensor alimentado por batería, necesito poder medir niveles de corriente que tengan un rango dinámico de 0,1 uA [corriente de espera] a 100 mA [corriente máxima].

Para esto, estoy pensando en una resistencia de derivación de corriente de lado alto y un amplificador que alimenta un ADC. Para la derivación, podría optar por una resistencia de 0,1 ohmios para minimizar la caída de tensión en el caso de la corriente máxima [pero perder la capacidad de medir la corriente en espera], o optar por una resistencia de 10 ohmios para poder medir la corriente en espera de 0.1uA [pero corre el riesgo de una caída de voltaje demasiado alta en el caso de corriente máxima].

Este debe ser un problema bastante estándar para las personas que miden corrientes en los nodos sensores.

Para alguien que pudo haber resuelto un problema similar en el pasado,

  1. ¿Qué circuito diseñó para medir corrientes que van desde 0.1uA a 100mA [ser capaz de medir corrientes de espera del orden de 0.1uA es fundamental para mí]

  2. ¿Qué tipo de resistencia de derivación y amplificador seleccionó?

[Editar: esta pregunta es diferente de la aquí , ya que estoy tratando de diseñar un circuito único que mida entre 0.1uA y 100mA, sin tener que cambiar manualmente las resistencias. La solución principal en la respuesta a la otra pregunta requiere que se establezca de antemano el rango actual a medir. Mi pregunta aborda un problema diferente.]

Probablemente necesitará dos resistencias diferentes para los dos rangos. 100nA a 100mA es 6 OoM, o 120dB. Esa es una DR bastante amplia para un amplificador.
Resolver u ofrecer soluciones rápidamente, tal vez un amplificador logarítmico para cubrir el amplio rango dinámico. Esto ya tiene 3 VTC.
Otra forma de hacer esto es con un enfoque multicanal con dos ganancias y dos amplificadores de detección de corriente, uno de alta ganancia y alta sensibilidad y uno de baja ganancia y baja sensibilidad.

Respuestas (1)

Podrías hacer algo como esto:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Esto caería un máximo de aproximadamente 0,7-0,8 V a 0,1 A (principalmente debido a D1).

Tomaría la medida VM1 para VM1 < 100mV, digamos, y usaría VM2 para corrientes más altas. VM1 es 10uV a 100nA, hasta 100mV a 1mA. Entonces VM2 es 10uV a 100uA hasta 10mV a 0.1A. Podría usar dos canales ADC y dos amplificadores de entrada. Estas son solo ideas aproximadas: es posible que desee aumentar R1 a 200 o 500 ohmios para reducir la superposición y aumentar la señal a 100 nA.

Si la caída de voltaje se considera excesiva, una forma de solucionarlo sería usar un MOSFET de canal P en paralelo con D1 y cambiarlo con un comparador accionado por VM2. Sin embargo, eso tendría un cierto tiempo de respuesta e inyectaría algunos picos de corriente en las mediciones al momento del cambio. O use un arreglo diferente con V1 servo para mantener el voltaje de salida dentro de las especificaciones; de esa manera, la caída de voltaje no importaría siempre que V1 pueda producir el voltaje adicional.

Solución interesante! ¿Ha visto este enfoque en la naturaleza, o quizás tenga referencias de diseños que lo usen?
No per se. He usado la combinación de resistencia/diodo para medir corrientes bajas en presencia de pulsos de corriente alta.
@SpehroPefhany: ¿cómo explica (o mide) el componente actual a través del diodo?
Circuito de detección de corriente para rango dinámico de 0.1uA a 100mA [duplicado]
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