このような低いオペアンプ入力電流はどのようにして可能ですか?


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オペアンプの入力電流が低いことを理解しています。それはそれらを定義する特性の1つです。しかし、LMC6001のデータシート(1つのウルトラでは不十分だったため、「ウルトラ、ウルトラロー入力電流アンプ」と呼ばれていました)を見て、どうすれば<censored>はこのような低い入力電流を得るのでしょうか?

LMC6001は、25°Cで最大25 フェムトアンペアの最大入力バイアス電流を要求しています。ピン間の定格入力オフセット電圧が10mVであるため、SOICパッケージの隣接する2つのピンである入力間の400GΩ抵抗に相当します。また、等価の入力対電力抵抗はさらに高くなります。

そして、コンパレーターを見ると、さらに印象的です。例えば取るTLV7211も小さいSC-70パッケージでありながら同等の入力入力し、入力対電力抵抗は、100TΩのオーダーです。これはどのようにしてPCBとパッケージを流れるリーク電流によって支配されないのですか?


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入力インピーダンスが高いのは、絶縁ゲートFETを使用しているためです。そしてもちろん、PCB全体のリークが支配する傾向があるため、入力の周りにガードリングを配置するか、PTFE絶縁ポスト上でそれらをスタンドオフする必要があります。
Jack Creasey

パッケージ自体の漏れを減らすために、これらのパッケージに特別なプラスチックを使用していますか、それとも、この低電流レベルでも問題は十分ではありませんか?
ハース

超高インピーダンスの場合、入力のイーサー側にグラウンドまたはガードピンがある場合があります。LMC6001については、データシートの10.1を参照してください。
Jack Creasey

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ケースレーのボードを見ると、電流パスを減らすためのFR4カットアウトも表示されます。しかし、入力レベルを非常に低くするには、エポキシパッケージなしで浜松とバーブラウンからワッフルパックのICを入手し、ワイヤーボンディングを自分で習得する必要がありました(地元の誰かが助けてくれるのを見つけました)。エポキシパッケージもご存知のとおり、ピン間でリークが発生します-特定のCOTOリレーは実際にはリークが少ないです。(私はガードリング、FR4、またはエポキシを買う余裕がなかったし、温度も安定させる必要があった。)
jonk

@Jonkあなたはその写真を投稿しなければなりません。
DKNguyen

回答:


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入力インピーダンスを漏れ電流と直接比較することはできません。

Ω

それらはMOSFETであり、ほぼゼロのゲートリークが完全に正常です。ほんの少しのゲート容量にわずかな電荷を加えるだけで、100年間不揮発性メモリに電荷を保存できることに注意してください。より印象的な成果は、そのリーク要件内であらゆる種類のゲート保護を提供することです。リークを最小限に抑えるために、巧妙なブートストラップ回路があるのではないかと思います。特許を検索して、関連するものが開示されているかどうかを確認できます(National Semiconductorの特許になります)。

FR4 PCBを使用するオプションがあります。これは、完全にきれいになっても完全ではありません(一部のフラックスで簡単に汚染されて、比較的大きな漏れが発生します)。ここでの問題のいくつかを説明した文書です。Bob Peaseにも、低リークを実現するためのヒントとコツがいくつかあったと思います。たとえば、低リークピンのPCBを完全に回避し、PTFE(テフロン)スタンドオフを使用できます。


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先ほど述べたように、質問を編集して、入力インピーダンスという用語を不適切に使用しないようにしました。必要に応じて、この回答から指摘されている部分を削除できるように、ここでお知らせください。
ハース

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それらは、CMOSトランジスタの適切な使用により、このような低い入力電流を得ます。速度には大きな妥協点があります。GHZ CMOSオペアンプは見つかりません。

PCBレイアウトでは、設計に2つのオプションを含める必要があります。入力ピン間のガードレールは、近くの電源レールからのリーク電流が出力にオフセットやノイズを引き起こすのを防ぎます。オプション2は、ボードのその部分でテフロンを使用し、ボードの細いストリップを配線することを意味します。入力に100メガオームの抵抗がある入力ピンは、隣接するPCBトレースとまったく接触していません。一部のテフロンポストは、100Mからギガオームの範囲の入力に対して、中央に錫メッキ線を使用しています。

ピコアンペアとピコボルトを測定するメーターは、このような回路トポロジーを利用しており、テフロンは最も厳しい要件に使用されています。別個のダストシールドとコンフォーマルコーティングにより、ダストと水分がノイズやオフセットエラーを引き起こすのを防ぎます。

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