Как возможны такие низкие входные токи операционного усилителя?

Я понимаю, что операционные усилители имеют низкий входной ток; это одна из их определяющих характеристик. Но, глядя на таблицу данных для LMC6001 (забавно называемой «Ультра, сверхмалый усилитель входного тока», потому что одного ультра просто не хватило), я должен задаться вопросом: как <censored> получают такие низкие входные токи?

LMC6001 требует максимальный входной ток смещения при 25 ° C 25 фемтоампер . С его номинальным входным смещенным напряжением 10 мВ между контактами, это эквивалентно резистору 400 Гом между входами, которые являются двумя смежными контактами в корпусе SOIC. И эквивалентные входные сопротивления даже выше!

И потом, если вы посмотрите на компараторы, это будет еще более впечатляющим. Возьмем, к примеру, TLV7211 , где эквивалентные входные и входные и силовые сопротивления порядка 100 TΩ, а в еще меньшем корпусе SC-70. Как это не определяется токами утечки через плату и упаковку?

operational-amplifier comparator input-impedance leakage-current топка
источник

Высокий входной импеданс обусловлен тем, что они используют полевые транзисторы с изолированным затвором. И, конечно, утечка через печатную плату будет иметь тенденцию преобладать, поэтому вы должны надеть защитные кольца на входы или поставить их на изоляционные выводы из ПТФЭ.

Джек Криси

Используют ли они специальный пластик для их упаковки, чтобы уменьшить утечку через саму упаковку, или это недостаточно для проблемы даже при таком низком уровне тока?

Очаг

Для сверхвысокого сопротивления на стороне входа могут быть заземленные или защитные выводы. Для LMC6001 прочитайте 10.1 в спецификации.

Джек Криси

Если вы посмотрите на доски Кейтли, вы также увидите вырезы FR4 для уменьшения текущих путей. Но чтобы получить действительно низкий уровень входного сигнала, мне нужно было достать микросхемы в вафельных упаковках от Hamamatsu и Burr Brown без эпоксидной упаковки, и научиться самому связывать провода (нашел кого-то местного, готового помочь мне). Эпоксидные пакеты слишком как вы поняли, утечка между контактами - некоторые реле COTO на самом деле протекают меньше. (Я не мог позволить себе защитные кольца, FR4 или эпоксидную смолу, а также должен был стабилизировать температуру тоже.)

jonk

@Jonk Вы должны опубликовать фотографии этого.

DKNguyen

Ответы:

Входное сопротивление нельзя сравнивать напрямую с током утечки.

$\Omega$

Это МОП-транзисторы, и почти нулевая утечка затвора совершенно нормальная. Помните, что вы можете хранить заряд в течение 100 лет в энергонезависимой памяти только с небольшим зарядом на крошечной емкости затвора. Более впечатляющим достижением является обеспечение любого вида защиты ворот в соответствии с этим требованием утечки. Я подозреваю, что у них может быть какая-то умная схема начальной загрузки, чтобы минимизировать утечку. Вы можете искать патенты, чтобы узнать, раскрыли ли они что-либо релевантное (это будет патент National Semiconductor).

Существуют варианты использования печатных плат FR4, которые не идеальны, даже когда идеально чисты (и легко загрязняются некоторыми флюсами, что приводит к относительно большой утечке). Вот документ, в котором обсуждаются некоторые вопросы. Я думаю, что у Боба Пиза также было несколько хороших советов и приемов для достижения низкой утечки. Вы можете избежать печатной платы полностью для штифта с малой утечкой и использовать, например, зазор из ПТФЭ (тефлона).

Спехро Пефхани
источник

Как я и сказал, я отредактировал вопрос, чтобы не использовать термин входное сопротивление неправильно. Дайте вам знать, чтобы вы могли, если хотите, удалить часть этого ответа, указывая на это.

Очаг

Они получают такие низкие входные токи при правильном использовании КМОП-транзисторов. Есть главный компромисс в скорости. Вы не найдете GHZ CMOS операционные усилители.

Компоновка печатной платы ДОЛЖНА включать 2 варианта дизайна. Защитные рельсы между входными штырьками предотвращают токи утечки от соседних питающих рельсов, что вызывает смещения и шум на выходах. Вариант 2 означает использование тефлона в этой части доски, наряду с прокладкой узких полос доски. Входной вывод, который может иметь резистор 100 МОм на своих входах, теперь вообще не имеет контакта с соседними дорожками печатной платы. Некоторые тефлоновые стойки используются с луженой проволокой в центре для входов в диапазоне от 100 м до гигаом.

Измерители, которые измеряют пикоамперы и пиковольт, используют такую топологию схемы, при этом тефлон используется для самых требовательных требований. Отдельный пылезащитный экран и защитное покрытие предотвращают появление шума и / или ошибок смещения.

Sparky256
источник