Femtoampere cərəyanlarını necə düzgün ölçmək olar

Tipik pH şüşə elektrod (İstinad 4-dən görüntü)

Bir femtoampere nədir? Bir femtoampere (fA) 10e-15 amperdir. Bu çox, çox kiçik, lakin lazımi avadanlıqla ölçə bilərsiniz. Bu ölçü pH elektrodlarda, elektrometrdə, ion kameralarında, fotodiodlarda və yüksək impedans mənbələrində olduğu kimi çox kiçik cərəyanları ölçmək istədiyiniz yerə tətbiq edilə bilər.

Bir femtoampere səviyyəli giriş cərəyanını gücləndirmək üçün bir giriş mərhələsi tərtib edərkən, dizaynerlər əks istiqamətdə mümkün qədər bir-birindən uzaq olan inverting (+ giriş) və Qeyri-inverting (giriş) pinləri olan Texas Alətləri LMP7721 kimi bir gücləndiricidən istifadə etməlidirlər. IC paketinin tərəfləri. Ayrıca, V + və V - tədarük sancaqları paketin əks tərəflərində də olmalıdır. Bu toz hissəciklərinin sancaqlar arasındakı müqaviməti azaldacaq və problem yarada biləcək iki sancaq arasında yerləşmə şansını azaldır. Potensialı giriş xəttinin gərginliyinə qədər qaldırılan bir giriş xəttini əhatə edən bir aşağı impedans keçiricisi olan bir gözətçi də lövhə quruluşunun əsas hissəsi olmalıdır.

Şəkil 1, pin-outun femtoampere giriş səviyyəsində niyə bu qədər kritik olduğunu göstərir.

Şəkil 1 Gücləndirici girişlər ətrafında uzanan keşikçini göstərən bir femto-gücləndirici layout nümunəsi. Bu layout gücləndiricinin girişini PC lövhəsi boyunca böyük gərginlikli gradientlərdən təcrid edərək parazitar sızma axını azaldır. (İstinad 1-dən görüntü)

Mühafizəçi gücləndirici girişləri və tədarük sancaqlarını iki 'Bağlanmayan' (N / C) sancaqlar vasitəsilə uzatdıqda, qurğuşun çərçivəsinin səviyyəsinə qədər qorunma təmin edəcəkdir. Giriş və mühafizə sahəsini, o cümlədən Çap edilmiş Dövrə Heyətinin (PCB) hər iki tərəfindəki mühafizə izlərini lehim maskası ilə örtməyin.

Dizaynerlər və layout insanlar kommutasiya güc mənbələrini və səs-küy yaradan digər cihazları gücləndirici giriş sahəsindən də uzaq tutmalıdırlar.

Belə bir gücləndirici üçün bir tətbiq, hidrogen ionu (H +) fəaliyyətini ölçən bir pH elektrod ola bilər. Şəkil 2.

Şəkil 2 LMP7721, bir pH Elektrod gücləndiricisi kimi (İstinad 4-ün təsviri)

Bir pH elektrodun çıxış empedansı son dərəcə yüksəkdir, 10 MΩ ilə 1000 MΩ arasında dəyişir. Kəskin bir 3 nA səviyyəsində bir gücləndiricinin qərəzli cərəyanı, həqiqətən, 10 M oh elektrod çıxış empedansına görə elektrodun çıxış gərginliyinin ölçülməsində böyük bir səhv təqdim edə bilər. Beləliklə, 10 MΩ x 3 nA = 30mV səhv! LMP7721 istifadə yalnız 30 nV səhv çıxara bilər. Bu, LMP7721-in inanılmaz dərəcədə aşağı 3 femtoampere qərəz cərəyanına sahib olmasıdır.

Analog Cihazlar (keçmiş Xətti Texnologiya) bir LTC6268–10 femtoamplifikatora malikdir (İstinad 3-ə baxın). Femtoampere səviyyəsindəki cərəyanlardan istifadə etməsi lazım olan bir tətbiqin başqa bir nümunəsi, fotodiodda işıq səviyyələrinin azaldılması mümkündür. Op amper, cəmləmə qovşağında fotodiod ilə (yəni gücləndirici mənfi və ya - giriş) və uyğun, ümumiyyətlə böyük bir rəy qazanma rezistoru ilə uyğun bir çıxış səviyyəsinə görə transimpedans gücləndiricisi (TIA) olaraq təyin edilə bilər. Şəkil 3.

Şəkil 3 Bir keçid gücləndiricisi (TIA) ilə femtoampere səviyyələrində bir fotodiod cərəyanını gücləndirmək (Referans 3-dən görüntü)

Beləliklə, bütün op amps bərabər yaradılmır. Op amper istehsalçısının Gerber fayllarını, xüsusilə bu tip aşağı cərəyanlar üçün demo lövhələri üçün istifadə etdiyinizə əmin olun.

İstinad

1 LMP7721 3-Femtoampere Giriş İkiqat Hazır Həssas Gücləndirici, Texas Alətləri

2 LTC6268–10 / LTC6269–10, 4GHz Ultra-Aşağı Bias Cari FET Giriş Op Amp

3 Op Amp, Femtoampere Bias cərəyanını 4GHz Gain Giriş Genişliyi Məhsulu ilə birləşdirir, Fotonik Tətbiqlərdə, Glen Brisebois, Analog Cihazlarda Yeni İşıq saçır.

4 AN-1852 pH elektrodları ilə dizayn, tətbiqi hesabatı SNOA529A - sentyabr 2008 - yenidən işlənmiş aprel 2013

@SupplyFrame üçün yazılmışdır