近日垃圾桶中偶得一台古代Keithley 480皮安表，其具有3 1/2位分辨率及最小1nA量程，只有手动量程选择，属于较为简单的经济型反馈式微电流表。其手册上的版权日是1978年，根据修订记录至少还生产到了1990年前后。
发现其电源线被剪断，可能表示有严重故障，不希望其他人捡来使用。接回电源线，测试基本电气安全情况无问题后上电，测量+5， +-15 V供电均正常，其实电源部分状态良好。
但是发现其无法正常读数，开路输出并给BNC接头罩上铝箔，不管是否打开Zero Check, 读数都在乱跳，时而超量程。
拆开屏蔽罩，有一种不祥的预感
仔细查看，其实反馈电阻并无损坏迹象，但前放大器有明显剪脚补焊痕迹。看上去此机大电流量程曾经遭遇过严重过载，1K和9.91K电阻炸毁，前放JFET肯定也已损坏，但是前人已经将此修复。
因为此机没有自动量程切换，为了切换不同量程对应的反馈电阻，使用量程开关的柄来推动金属薄片，接触PTFE节点上的杆，实现一个简单的空气绝缘开关。这种方法简单粗暴，但是其实对维护比较友好。按之前修复与升级一台Keithley 617静电计的经验，八九十年代的干簧管继电器至今往往性能严重劣化，漏电与介电吸收都很明显，必须全部更换。
此机构造非常简单，由ICL7103构成三位半表头，然后使用经典的跨导放大电路来实现IV转换，在1nA, 100nA和10uA档，反馈网络被改接成T形来增加10倍增益。前级放大采用JFET对管(National Semiconductor定制型号DN1900)和一个LF356组合，使用两个三极管的BE结作为输入保护。当然，现代设计中可以用一个ADA4530-1或者OPA928来替代这个放大器。在更高端的Keithley 617以至6517B静电计中，跨导放大器原理还是相同，但是为了提高同一个量程内的动态范围，或是为了能使用尽量大的反馈电阻来减小噪声，运放后另接了一组摆幅高达+-100V的放大器。
此机的故障其实很简单，因为多按几次量程切换开关，偶尔能正常读数，并且IV转换部分输出就不正确，所以怀疑这个琴键开关和金属片开关接触不良。买来欧陆常见的KONTAKT CHEMIE 60 plus触点清洁剂（美国应该可以用deoxit）
喷进开关内部，按动几次，药到病除。
附上网上找到的完整手册
最近又捡来一个Hamamatsu C2719光电放大器，内部是个跨导放大器，原理和这个相似。结构太简单，就不新开一贴了。
这里第一次见到国产产品之外，还有人打磨芯片型号的。当然，很容易猜到这里使用的运放是老一代的JFET静电运放AD549或者OPA128，并没有任何玄妙的地方。
铝箔罩上输入，接上采集卡测下噪声
红线是100kOhm, 10MOhm, 1GOhm的电阻对应的电流热噪声$\sqrt{4k_BT/R}$，可见中量程与高量程噪声都被反馈电阻热噪声限制，低量程也在同一量级。
弱电流是仪器发烧爱好者最容易测到物理极限的物理量之一，感兴趣的不妨试试。
仪表用户 进士 学者 机友
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