微弱电流测试,在半导体、绝缘材料、电场测试、弱光测试、射线探测等领域应用广泛。微弱电路测试用的最多
的电路就是IV转换电路,最简单也用的最多电路如下图所示
:
再简单介绍下TI的超低输入偏置电流的运放LMP7721。
LMP7721的Ib不大于20fA,典型值达到3fA,相当不错,尤其是其Vos<0.18mV,可以算成精密运放了。
电流噪音原数据表10fA显然是错了,改成了0.01fA.。该放大器与众不同的地方,包括了独特的引脚输出
方法和保护。
LMP7721的直流特性分析分析如下图所示(用的TI的TINA软件):
此电路的电流测试范围0~20pA,反馈电阻接的100G,输出接了一级RC滤波,主要滤除运放的噪声,
值选的不好反而会引起振荡,要根据实际使用情况进行调整。
下面讲讲IV电路设计的要点或注意事项:
1、运放的选择
尽量选择低输入偏置电流,低电流噪声,低输入失调电压的运放(当然还有带宽等),如LMP7721,AD549,ICL7650等;
2、反馈电阻的选择
最好选择高阻电阻,100G也是买不到的,只是不太好买而已,尽量不要使用T型IV转换电路,或后级再放大,在吉时利的低
电平测量手册中有介绍。
3、补偿电容
可选用聚丙乙烯材料的CBB电容,绝缘阻抗一定要大。如果找不到合适的小容值电容,可考虑用
导线自己绕指(比如水银电缆,一种电缆名称,可不是水银)。
4、绝缘
PCB的绝缘在10的12次方欧姆左右,对绝缘要求较高,就要用面包自己焊接了。空气是最好的绝缘材料,也可以考虑在PCB上挖槽。
微电流测试一般省不了接插件,可考虑3同轴的BNC头(三爪的),500左右一个。
电缆,最好选择3同轴电缆,双层屏蔽的那种。内层屏蔽接GUARD,外层屏蔽可接模拟地。
5、减小漏电流
最好加保护环。
6、电路安装好后工艺处理
清除元件与电路残留杂志,并进行干燥与防潮处理。
7、噪声处理
加屏蔽罩;
电路加保护环;
工频干扰处理;
下面简单介绍保护环的画法和工频干扰软件滤波,这2点在一般微电流测试的文章都不会讲的太详细。
工频干扰软件滤波,简单的做法就是ADC采样,采样一个工频周期的数据,比如我国,就是采样20mS(20mS一定要准)
周期的ADC数据,再作下平均值滤波即可。
保护环的画法如下图所示,先在TOPLAYER层讲关键信号保护起来,再在TOPSOLDER层画一圈线讲关键信号保护起来
(和TOPLAYER画同一位置的线)。反面也是一样的,正反面间再加个过孔即可。
以上纯属个人看法,若大家有问题,请帮忙及时更正,欢迎发表您的见解。
不求高深,只求共同进步,O(∩_∩)O~。
mmuuss586:
补充:
接线端子或接线柱:绝缘最好的是蓝宝石的;
再传下其它公司的保护环的画法:
Iven Xu:
回复 mmuuss586:
感谢分享,LMP7721的确是业界Ib非常低的一颗器件了。
panpan ren:
回复 Iven Xu:
水银电缆是什么电缆,为什么网上搜不到? 还有另外就是你这个测试,信号的频率可以达到多少,还是说只能测试直流?
Jiawei Huang:
Hi, mmuuss586
你确定电流输入噪声应该是10fA,而不是10pA吗?
是通过测试?或是与TI确认过?