如何在pA-nA范围内产生恒定电流

我的任务是为测试设备制作恒定电流SINK。它必须输出4个单独的值，-10pA -100pA -1nA -10nA。我需要电流持续至少10到20秒，如果可能的话，最好持续到100秒。这些电流值非常小，因此我将无法使用带有晶体管的简单电流镜。

我需要制造此设备的原因是，它需要比测试台仪器小得多，认为是手持设备，并且只需要针对那些特定的电流值即可工作。我也不知道负载，这是来源，应该没关系吗？

到目前为止，我只想使用电压斜坡为电容器充电（Ic = C dv / dt），以便它可以输出电流。我将使用机械开关来更改电容值，以便使斜坡时间保持不变，并且可以在4个值之间更改电流。波形将需要是锯齿状的，以便在〜1秒内回升。我不知道自己如何制作锯齿或实际上任何电压的斜坡，都需要使其呈线性，以便从电容帽获得适当的电流。

请给我任何建议，并就我忘了告诉您的其他问题提出疑问，我想尽快解决。

编辑：希望它更清楚

线性有一个“ 精密纳安级双向电流源”应用笔记，可能对此感兴趣。

图1.由于CMOS运算放大器的低输入偏置电流，该电路仅精确地提供和吸收纳安的电流。缓冲差分放大器和积分器会迫使10兆欧设置电阻两端的电压为任一极性的控制输入电压的1/1000。

由于缺少提供的信息，很难说这是否适合您的应用程序。它的优点是不需要任何斜坡产生或精密电容器。

考虑这个

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

对于X = 1的发射极区域，假设Ic = 1uA时为0.5伏特Vbe。假设N（二极管理想因数）保持为1，则在10pA或比1uA低100,000的情况下，Vbe将每十年降低0.058伏* log10（100,000）或

Vbe（10pA）= 0.500-（0.058v * 5）= 0.500-0.290 = 0.210伏

这将是Q1的Vbe。假设两个晶体管的面积均为x1（它们的尺寸相同），则Q2的Vbe仍为0.5伏。Q1的基极为0.500伏，Q1的发射极为0.290伏。从发射极到GND的10MegOhm电阻R1两端为0.290伏。通过R1的电流为100nanoAmp / volt或29 nanoAmps。

我们需要将该电流降低1000倍以上，以达到您要求的10picoAmps。

到达那里的一种方法是在Q1的顶部和Q2的基极之间使用电阻分压器。但这是一团糟。

对于任何精度，挑战的一部分是10pA * 10MegOhm是1e-11 * 1e + 7

或1e-4 = 100微伏。

因此，我认为您可以使用OpAmps产生1nanoAmp电流，并将其馈入100：x电流复印机分离器，从而

^{模拟该电路}

这是维德勒电流镜理论和实例。也许有用。

https://en.wikipedia.org/wiki/Widlar_current_source