微弱电流检测放大器PCB布线布局设计
时间:2023-02-13 18:00:00
为了获得设备的最佳操作性能,请使用良好 PCB 布局实践包括:
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噪声可以通过整个电路的电源引脚和操作放大器传播到模拟电路中。旁路电容器通过在模拟电路中提供低阻抗电源来降低耦合噪声。
– 在每个电源引脚和地面之间连接较低 ESR、0.1μF 陶瓷旁路电容器,尽可能靠近设备。 V 单旁路电容器适用于单电源应用。 -
电路模拟和数字部分接地是最简单有效的噪声抑制方法之一。 PCB 上层或多层通常用于接地层。接地层有助于散热和减少 EMI 噪声拾取。确保数字和模拟的物理分离,注意电流的流动。
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为减少寄生耦合,输入线应尽可能远离电源或输出线。如果不能分开,最好垂直穿过敏感线,而不是与噪声线平行。
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将外部尽可能靠近放大器芯片的位置。使电阻RF 和 RG 靠近反向输入可以最大限度地减少寄生电容,如下面的布局示例所示。
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输入线尽可能短的长度。永远记住,输入线是电路最敏感的部分。
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考虑关键线路周围的驱动和低阻抗保护环。保护环可以显着减少来自附近不同电位走线的泄漏电流。
放大微电流时,需要在输入端添加屏蔽环(guard ring)(又称保护环)。
使同相端和反相端等电位,防止同相端通过电路板流向反相端产生的漏电流。
上图为白圈RL是 5V电源线与放大器输入脚之间的电源线PCB不同材料的板材电阻值不同。 5V电压通过电阻进入放大器,导致测量误差。
图中增加了保护环,保护环的电位由放大器的短特性保证,与信号输入脚一致。 5V电源线泄漏电流将通过保护环直接到地,以保护敏感的输入导线。
保护环应接收尽可能低的阻抗点,即由低阻抗源驱动。这是针对环外的。如果外界对保护环有漏电流,电流更容易通过低阻抗源导走,而不会过度影响环的电位。如下图所示,它是AD公司推荐的两种连接方法是反相放大形式的连接方法。由于同相端接地,其阻抗为0,因此保护环绕反相端并接收同相端;后者是同相放大形式的连接方式。同相端的阻抗非常大,因此最好保护环境,保护同相端并接收反相端。上图是保护环的画法,注意环的走线要短。
可参考保护环EVAL-ADA4530-1。ADA4530-1是ADI官方输入偏置电流最低的芯片(20fA)。因此,为了保证性能,在demo板的layout考虑了很多。可以直接去官网下载相关资料。
微弱电流保护也可以参考ADI精密光电二极管传感器电路优化设计。