广告

同是飞安级运放,世健皮安级电流评估套件为何选择它?

时间:2017-08-21 作者:邵乐峰 阅读:
ADA4530-1是ADI在2016年针对化学分析、环境监控、过程控制类仪器,例如气相色谱仪、定便器、火焰离子化检测器、光谱议等推出的业界首款支持20飞安(fA)电流的运算放大器。
EETC https://www.eet-china.com

ADA4530-1是ADI在2016年针对化学分析、环境监控、过程控制类仪器,例如气相色谱仪、定便器、火焰离子化检测器、光谱议等推出的业界首款支持20飞安(fA)电流的运算放大器。在ADI线性产品部应用工程师郭剑看来,“偏置电流会妨碍系统设计人员充分发挥传感器的灵敏性,因为他们需要为偏置电流的较大变化范围预留一些防护频带。”而ADA4530-1的最大成功之处在于其偏置电流极低,可以做到竞争产品的1/20,甚至更低。3q0EETC-电子工程专辑

其实早在30多年前,ADI就推出过一款单芯片静电计运算放大器AD549。即便在现在看来,AD549也堪称经典,因为当年ADI就已经可以把输入偏置电流做到60fA量级。所不同的是,ADA4530-1将AD549采用的直插式封装升级为贴片式封装,缩小了体积,更适应仪器设备小型化的需求。3q0EETC-电子工程专辑

另外一个关键指标就是偏置电流的大幅降低。ADA4530-1运算放大器在125℃时的输入偏压电流是250fA,是竞品的1/20;在85℃时降至20fA,为竞品的1/50。而且,ADA4530-1还是目前唯一一款能够在室温至85℃范围内保持相同的20fA输入偏置电流的运算放大器,也是唯一一款在室温至125℃范围内通过全面偏置电流生产测试的放大器。3q0EETC-电子工程专辑

如此之低的偏置电流使得ADA4530-1成为连接对输出负载敏感的传感器(如光电二极管),以及精度监测/分析设备中常用的其他高输出阻抗传感器(如分光光度计、色谱仪、质谱仪、恒电位和恒电流库伦分析测量设备)的理想选择。此外,也可用作皮安计和库仑计测量系统的前端放大器,光电二极管、电离室和工作电极测量的跨阻放大器,或化学和电容传感器的高阻抗缓冲器。3q0EETC-电子工程专辑

支持飞安级电流的秘密3q0EETC-电子工程专辑

Bipolar、J-FET、CMOS是ADI制造放大器所采用的三种不同工艺。其中,J-FET和CMOS被认为是实现低偏置电流的最好选择。根据郭剑的介绍,在ADI放大器产品中,经典的AD549采用J-FET工艺,但为了实现偏置电流最大60fA的指标,芯片内部没有ESD二极管,导致AD549的ESD防护等级比较低,电压1000V,这给用户带来了一定的设计障碍;另一款放大器AD462同样采用了J-FET工艺,内部虽然增加了ESD二极管用来保护放大器,并将电压提高到4000V,但却将偏置电流变为10pA。3q0EETC-电子工程专辑

与前两者不同,ADA4530采用CMOS工艺,内设多个二级管用来实现ESD保护,电压同样可达4000V。但在25-85℃范围内,偏置电流最高却只有20fA。
20170821-seiken-1
3款运算放大器性能比较3q0EETC-电子工程专辑

设计的秘诀来自下图。如图所示,左边方框中有6个二极管,这些二极管一部分功能是实现ESD的保护功能,ESD等级可以达到4000伏。而且内部设计了一个缓冲器,它会强制流过D1、D2、D3、D4的电压是零,因为二极管两边的电压一样就没有电流流过这个二极管,我们通过这样一种特殊且创新的设计,使得之前因为引入ESD二极管导致的漏电流的问题得以规避
20170821-seiken-2
ADA4530结构框图3q0EETC-电子工程专辑

“内置片内防护缓冲器可以追踪输入共模电压并提供输出,用以驱动PCB保护环或互连的屏蔽体,目的是减少传感器和放大器之间敏感连接器中杂散电容的影响。从而简化了传感器接口设计,客户无需再为所需输出驱动器设计单独的电路,这样可以减少设计时间、节省成本和PCB空间。”郭剑说。3q0EETC-电子工程专辑

模块化评估套件3q0EETC-电子工程专辑

目前,高端科学仪器被测物质的检出限可到10 -12以下,信号检测器输出电流的大小只有纳安(nA)级甚至是皮安(pA)级。要精确的放大这一级别的输入电流,需要放大器的输入偏置电流误差在飞安(fA)级。但由于fA级信号非常弱,客户在弱信号下的PCB设计(布局布线、PCB材质、生产工艺)能力,以及外部环境(噪声、灰尘、温度、湿度)的变化,都会影响到信号的放大和提取。因此,一套模块化、方便灵活的评估套件,将会极大降低客户设计系统级产品 时的难度。 3q0EETC-电子工程专辑

针对ADA4530-1,世健公司日前开发了一套皮安级电流计量评估套件,包括电流输入转换板、电压输入转换板、引脚转换板和数据采集板,可以用于光度计、气相色谱仪、火焰离子化探测器和实验级pH计。3q0EETC-电子工程专辑

20170821-seiken-3
世健公司皮安级电流计量评估套件3q0EETC-电子工程专辑

世健国际贸易(上海)有限公司技术支持部高级经理熊祥介绍说,电流输入转换板关键元件采用插拔式设计,客户可以根据实际需要安装1M-1G反馈电阻和不同型号的光电传感器;电压输入转换板对应电压输入时需要运放非常高的输入阻抗,可用于自动滴定仪和高阻抗电压型传感器中;数据采集板采用超低噪声的供电电路,同时采用USB供电和数据传输;引脚转换板采用ADA4530-1,板上的管脚却是按照AD549的管脚做了兼容化设计。板上集成电源转换芯片,将AD549使用的+/-15V电源转换成ADA4530-1支持的+/-5V。3q0EETC-电子工程专辑

客户使用AD549时会对负输入管脚做悬空式连接,在引脚转换板上这一设计也得到了继承,客户可以直接在原先使用AD549的产品上直接评估ADA4530-1的效果。另外,世健还设计了专业的分析软件,可以观察探测器所测量的数据谱图及直方图,计算统计数据的最大值、最小值、平均值和标准方差等,并且可以另存为Excel文档进行分析。3q0EETC-电子工程专辑

本文为《电子工程专辑》原创,版权所有,转载请注明出处并附链接3q0EETC-电子工程专辑

EETC wechat barcode


关注最前沿的电子设计资讯,请关注“电子工程专辑微信公众号”。
3q0EETC-电子工程专辑

3q0EETC-电子工程专辑

EETC https://www.eet-china.com
本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
您可能感兴趣的文章
  • 扩产14nm+、备战10nm和7nm,英特尔CPU缺货问题或逐季舒 2018年由于英特尔14nm产能不足,导致NB处理器芯片供不应求、10nm工艺迟迟无法量产,加上竞争者在技术及市场上的威胁,使英特尔备受考验。
  • 三星计划2021年推出GAA技术3纳米工艺,超越台积电、英特 在先进工艺的发展,台积电与三星一直有着激烈的竞争,虽然台积电已经宣布将在 2020 年正式量产 5 纳米工艺,不过三星也不甘示弱,预计透过新技术的研发,在 2021 年推出 3 纳米工艺的产品。根据三星表示,其将推出的 3 纳米工艺产品将比当前的 7 纳米工艺产品效能提升 35%,能耗也再降低 50%,且芯片的面积也再减少 45%。
  • 台积电通过新台币1217.81亿元资本预算 台积电预定今年度资本支出金额约100亿美元至110亿美元,其中80%经费将用于3纳米、5纳米及7纳米先进工艺技术。另外有10%经费用于先进封装与光罩,10%经费用于特殊工艺。
  • 【中国Fabless特刊】以四维视角看中国IC产业现状和发 2019年中国IC领袖峰会以“世界都在看中国“为主题,邀请了产业最受关注的本土IC领袖人物走上大舞台向世界喊话,与数百位资深设计工程师、管理精英和技术决策者共同探讨产业的成长和突破之道。峰会演讲嘉宾和圆桌论坛专家从四个维度透视了中国IC设计产业的现状和未来发展。
  • 2019年电子产业链资源对接大会的10大看点 为什么Aspencore要举办资源对接大会?优化企业供应链已经刻不容缓,寻找市场商机和开拓更大更好销售渠道更是刚需,而最为关键的还是要特别留意那些可能颠覆当前公司竞争格局的新技术、新方案、新产品,以最大程度地降低企业经营风险。总之一句话,帮助中国电子产业链上的企业解决这些痛点问题是本届资源对接大会的策划初衷......
  • 英特尔2022年前不会提供10nm台式计算机CPU 有一份标榜是英特尔CPU产品发展蓝图数据,该数据显示英特尔在2022年之前不会提供10 nmPC端 CPU…
相关推荐
    广告
    近期热点
    广告
    广告
    广告
    可能感兴趣的话题
    广告