首页 > 其他分享 >《阻抗放大器设计参考》章节摘取

《阻抗放大器设计参考》章节摘取

时间:2024-07-04 20:59:29浏览次数:20  
标签:章节 阻抗 引脚 电流 运放 绝缘 保护环 PCB 摘取

原理图(SCH)设计中通常假定PCB(印制电路板)是理想的,因此PCB布局布线中就要关注非理想因素带来的影响。低电流检测的应用中,需要避免PCB上产生漏电流;高速高带宽应用中,需要减小PCB上的寄生电容。

1. 漏电流

PCB 一般基于FR-4玻璃纤维基材涂环氧树脂经半固化后制成,无法达到理想的绝缘,板上两根导线之间如果存在电压差,会导致一个非常小的电流存在,形象的称其为漏电流(Leakage current )。基于电压差和漏电流,于是也有漏电阻或绝缘电阻的概念。

PCB 上漏电流的大小与基板材质、导线间距、阻焊层、助焊剂和清洗剂残留、灰尘及空气湿度等许多因素相关,漏电流路径会分布在导体的整个接触面上,但在漏电流分析的简化建模中,会将其等效成一个漏电阻来集中表示。跨阻放大器电路中,漏电流对运放-IN反相输入端节点的影响是最大的。以图4-23所示的简单模型来描述,如果-IN反相输入端网络附近有-5V电源走线假定PCB上的漏电阻 R l e a k = 100 G Ω R_{leak} =100GΩ Rleak​=100GΩ,则漏电流 I l e a k a g e = 50 p A I_{leakage} =50pA Ileakage​=50pA。这个 I l e a k a g e I_{leakage} Ileakage​会在运放输出Vout中引入直流偏置误差。

image.png

理论上来说通过提高PCB绝缘电阻的方式可以减少漏电流,但对FR-4基材的PCB绝缘电阻不能提出不切实际的要求,而且绝缘电阻还会受高温老化。其他一些辅助措施也用于降低表面漏电流,例如对PCB表面进行清洁处理,避免杂质残留,以及对PCB表面涂覆三防漆,避免水汽、灰尘的侵入等。

2. 绝缘支架

为了避免PCB上的绝缘电阻引入漏电流,早期采用了一种特氟龙绝缘(Teflon standoff insulator)支架架空布线的方式。以DIP封装(双列直插式封装)运放为例,实施示意如图4-24所示。需要保护的信号线并不在PCB上走线,运放的输入引脚也不焊接在PCB上,两者在绝缘支架上相连。特氟龙是一种非常好的绝缘材料,通过绝缘支架与PCB相隔离,避免了在信号线上产生漏电流。
image.png
ADI 的极低偏置电流运算放大器ADS49,采用了TO-99封装,这样可以利用绝缘支架的方式来减少漏电流。但这样的实施方式,使电路板的组装制造过程中需要增加引脚处理特殊工序,降低生产效率,增加制造成本。

3. 保护环

现代电路板组装工艺朝着全贴片化方向发展,因此PCB设计中引入了一种更可靠、更持久的保护环(Guard ring)技术。以图4-25所示的示意图为例,需要保护的对象是信号线,PCB设计时绘制一圈导线围绕着被保护对象,这圈导线称为保护环或屏蔽环。保护环与信号线并不直接相连,但保护环的电压 V G u a r d V_{Guard} VGuard​与信号线的电压 V S i g n a l V_{Signal} VSignal​要保持相同的电位,即 V G u a r d V_{Guard} VGuard​= V S i g n a l V_{Signal} VSignal​。
image.png
PCB上电位差的存在,使电路中有漏电流不可避免。但增加了保护环后,漏电流发生在保护环与外部电路之间,信号线上不会产生漏电流。换个角度,实际上是将漏电流从被保护对象转移到了保护环。
保护环实施过程中有几个需要注意的地方:一是保护环的电位要与被保护对象的电位尽可能相等,如果存在很小的电压差,仍然会产生微弱的漏电流;二是保护环的电位要采用低阻抗源驱动,这样保护环的漏电流不会影响到保护环的电位。
实际 PCB上的信号线会有走线和过孔,保护环并不能保护住所有的漏电流路径,但增加如图4-25 所示的这种防护措施之后,仍然能够显著地降低漏电流,因此被广泛采用。如果需要加强防护效果,还可以增加保护层和过孔保护等措施。

4. 求和节点

image.png

5.保护环缓冲器

保护环缓冲器(Guard buffer)也称保护环驱动器(Guard Ring Driver,GRD),是一个单位增益放大器,生成与运放+IN同相输入端相同的电平,如图4-26中对VN进行跟随的运放。保护环与求和节点之间的电压差与这个运放的跟随精度有关,因此要选用低输入失调型运放。
在“3.1.2飞安级偏置电流”节中介绍过ADI的飞安级输入偏置电流运放ADA4530-1,它内部集成了保护环缓冲器来跟随输入共模电压,在1.5~3V共模电压范围内失调电压小于250μV(最大值)。为了避免保护环缓冲器的输出引脚上可能存在大电容产生振荡,所以运放内部增加了1kQ串联电阻,因此不能用保护环缓冲器来驱动负载,否则输出电压会因负载过大而降低。
ADA4530-1虽然采用的是标准SOIC-8(小外形集成电路)封装,但引脚定义与标准单通道运算放大器却不相同,其中Pin1和Pin8是输入端,Pin2和Pin7为GRD的输出引脚。GRD安排在+IN和-IN输入引脚的旁边,让保护环布线更加方便,而且防止输入输出与电源引脚之间的耦合。ADA4530-1用于跨阻放大器电路设计时,电路如图4-28(a)所示,虚线框内就是需要保护的求和节点。PCB保护环设计如图4-28(b)所示,图中∧点是电流信号输入端,连接运放的-1N反相输入端。保护环采用了覆铜形式,包围着求和节点。保护环外侧围绕一圈的过孔称为过礼防护(Viafence ),用于保护侧面的漏电流路径。
image.png
小提示如果ADA4530-1在电路中用作高阻抗传感器的输入缓冲器,保护环的实施方式与跨阻放大器有所不同,请参考数据手册。

标签:章节,阻抗,引脚,电流,运放,绝缘,保护环,PCB,摘取
From: https://blog.csdn.net/Zhuo3364/article/details/139971379

相关文章

  • 论文中专有名词的缩写是全文给出一次全称后即可,还是每个章节都应该出全称和缩写
    在学术论文中,专有名词的缩写通常是全文给出一次全称后即可,之后的内容中只使用缩写。这是为了避免重复和冗长,使文章更加简洁和易读。然而,有一些细节和例外情况需要注意:一般规则首次出现时给出全称和缩写:在文章的首次出现某个专有名词时,先写出全称,然后在括号中给出缩写。之后的......
  • Git改变历史-章节笔记
    Git改变历史悔棋修改最近一次提交信息gitcommit--amend除了想要修改最近一次提交信息外,另一个用处是生成Change-ID。在克隆了代码和钩子文件后,如果代码提交中没有Change-ID,而后续需要提交到gerrit无法自动生成Change-ID报错时,使用此命令。修改最近一次提交中的文件gitc......
  • 小说爬虫-02 爬取小说详细内容和章节列表 推送至RabbitMQ 消费ACK确认 Scrapy爬取 SQL
    代码仓库代码我已经上传到Github,大家需要的可以顺手点个Star!https://github.com/turbo-duck/biquge_fiction_spider背景介绍上一节已经拿到了每个小说的编码:fiction_code,并且写入了数据库表。接下来,我们写一个小工具,将数据表中的数据,都推送到RabbitMQ中。为了保......
  • 【OCPP】ocpp1.6协议第4.7章节Meter Values的介绍及翻译
    目录4.7、仪表值MeterValues-概述MeterValues请求消息MeterValues响应消息使用场景1.定期报告2.事务相关报告示例MeterValues请求示例处理MeterValues响应示例代码构建和发送MeterValues请求可能的错误处理总结4.7、仪表值MeterValues-原文译文4.7、......
  • 第二章节C代码RUST实现
    第二章节书中代码有如下内容这些C语言代码大致实现了一个简单版的who命令。这个命令的功能是读取系统的utmp文件,并显示当前登录的用户信息。utmp文件包含关于用户登录会话的信息,包括用户名、登录终端、登录时间等。以下是对上述所有代码实现功能的总结:cp1:实现复制文件内......
  • 【第五章】计算机组成原理章节重点第五章外部设备
    第五章外部设备(I/O设备)一、输入设备(InputDevice)1、键盘(Keyboard)(1)按键特点“QWERTY”排列,亦称“柯蒂”键盘//如此排列主要是避免按键卡死按键数目早期83键//无功能区(F1—F12)和小数字区101键和102键//386和486普遍使用108键或更多//现在普遍采用(2)工作原理逐行扫......
  • 章节测验(文件)
    第1关:第一题任务描述本关任务:根据编程要求,完成任务。编程要求打开右侧代码文件窗口,在Begin至End区域补充代码,完成任务。在本地目录/data/bigfiles中有两个文件a.txt与b.txt,现在需要对这两个文件进行合并,并剔除其中重复的内容,将合并结果存储到/root/result/目......
  • ADS-阻抗匹配轨迹
    本文章介绍如何查看已经设计好的匹配电路的阻抗匹配轨迹。一:原理图搭建1.将《ADS-实际微带线转换》的原理图进行复制(删除实际微带线,以理想微带线为例,实际微带线可以采用相同的方法查看),将一端口阻抗改为50欧姆,TL1短路,TL2断路,得到的原理图如图1.1所示,S11幅值仿真结果如图1.2......
  • 【阻抗建模、验证扫频法】光伏并网逆变器扫频与稳定性分析(包含锁相环电流环)(Simulink
    ......
  • 《软件性能测试、分析与调优实践之路》(第2版)--第7章节选--常见性能问题分析总结
    1.性能指标曲线频繁出现大幅度抖动如图7-5-1所示,TPS和平均响应时间出现频繁的上下抖动。频繁抖动说明系统并不是一直在稳定地运行,中间会有短暂的停顿,就是持续运行了一段时间后,马上会停顿一下,然后又继续运行,持续地这样交替进行,造成了系统的频繁剧烈抖动。  图7-5-1造成频......