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ADA4530弥补经典运算放大器不足之处,皮安级电流计评估套件助力工程师设计评估

作者:乔北时间:2017-08-04来源:电子产品世界

  随着当下电子器件不断更新迭代,很多应用电路需要检测的电流越来越小,用来检测电流的器件要求的精度也越来越高,因而用于检测电流的放大器也需要跟上应用需求。基于此,推出了一款采用CMOS工艺的飞安级

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201708/362630.htm

三款运放放大器性能对比

  当下设计精密放大器主要有三种工艺可以选择 ,即Bipolar(双极性)、J-FET和CMOS。当下市场中在售的约有700多种型号的放大器都是基于这三种工艺实现的。而相对于Bipolar工艺,基于J-FET和CMOS工艺设计的的偏置电流将会更优秀。

  作为经典,AD549采用的是J-FET工艺实现的,其偏置电流这一指标能够达到60fA,但是为了满足偏置电流的指标要求,该运算放大器在设计时并没有加入ESD保护二极管,因而其ESD级别为±1000V(HBM人体模型),抗静电能力较弱。

  另一款同样采用J-FET工艺的运算放大器AD4622-2加入了ESD二极管,改善了运算放大器的ESD性能,该款运算放大器的ESD性能指标可以达到±4000V,但是也由于加入了二极管使得该款运算放大器的偏置电流性能指标相对于AD549有所降低,为10pA。相对于飞安级的应用来说,这一指标就略显不足了。

  新款采用CMOS工艺,该款运算放大器在设计上加入了特殊的ESD二极管电路,运用缓冲器强制D1、D2、D3、D4的 电流为0,通过这一特殊的设计避免了之前加入二极管产生漏电流的这一问题,从而改善了ESD性能,同时也没有影响偏置电流这一指标。因而,的ESD性能指标达到了±4000V,其偏置电流性能在20℃到85℃之间最大只为20fA。

  另外,三款运算放大器在IV转换电路中的性能指标对比见下表所示(假设反馈电阻为10GΩ,放大器配置为IV转换电路,满幅输入电流为1nA)。

  AD549这一为工程师广泛应用的经典运算放大器的诞生已有三十年之久,而ADA4530将会是继AD549之后的又一个宗师级运算放大器。正如公司线性产品部应用工程师郭剑所言:ADA4530不仅填补了ADI公司在贴片式fA级偏置电流运算放大器上的空白,同时还将各项性能指标提升到业界领先水平,其中偏置电流性能也达到了业界第一。

皮安级电流

  在现今的科学分析应用中,对于微量和痕量物质的定性定量分析都需要用到诸如分光光度计,气相色谱仪等分析仪器来完成精准分析。为了便于用户评估微弱电流信号检测转换,世健国际贸易(上海)有限公司设计打造了皮安级电流计量。整套主要由电流输入转换板、电压输入缓冲板、数据采集板及引脚转换板组成。该款评估套件采用模块化设计,既可以单独评估某一部件性能,也可以用来评估整体系统的性能。同时,该款评估套件采用USB供电,可直接与实际仪器对接使用。

  评估电路如下图所示,其中电流输入转换板采用ADA4530为一级运算放大器,ADA4522为二级运算放大器。另外,采用了24位ADC AD7172,供电部分采用ADI超低噪声电源转换电路。整套评估电路的设计与客户实际使用电路基本一致,因而这套评估电路也完全可以作为工程师设计电路时的一个参考设计方案。

  该套件针对不同的应用,可接入光电传感器或者BNC、屏蔽线等不同输入接口,同时,为了满足工程师对ADA4530不同增益下的性能评估,反馈电阻采用插拔的方式。另外,针对之前采用AD549运算放大器设计的电路,该款评估套件设计了引脚转换板,从而使得客户可以在原来使用AD549的基础上,不需要更改供电电源(ADA4530为±5V供电,AD549为±15V供电)及引脚定义,就可以直接评估新款的ADA4530。

  该款评估套件可用于评估光度计、气相色谱仪、火焰离子化探测器及实验室级pH计等应用。某客户以其产品中的AD549电路板和ADA4530评估套件在相同参数下(S1336-200MOhm)接入光谱仪器进行了对比试验,其实际数据采集如下图所示。由下图可知,ADA4530的性能要明显优于AD549。

  另外,郭剑工程师特别强调:在火焰离子化探测器、光度计、气相色谱仪等应用中,屏蔽是很重要的,因此,在测试及设计中需要加入屏蔽装置以避免外界干扰。世健国际贸易(上海)有限公司技术支持部高级经理熊祥也提到:在评估测试中,ADA4530不仅偏置电流及ESD性能优异,噪声性能也优于AD549。



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