Cosa sono gli anelli di guardia?

Ne ho sentito parlare Guard Ringsmolte volte e so che dovrebbero evitare le correnti in luoghi dove non dovrebbero esserci correnti, ma non ho mai trovato un buon testo per saperne di più.

Qualcuno può descriverli correttamente o consigliare del materiale per ulteriori letture?

Dalla mia risposta a una domanda precedente :

Un anello di protezione viene tradizionalmente utilizzato per proteggere i nodi ad alta impedenza in un circuito dalle correnti di dispersione superficiale. L'anello di protezione è un anello di rame azionato da una sorgente a bassa impedenza alla stessa tensione del nodo ad alta impedenza. Questo sarebbe tipicamente il pin di ingresso di un amplificatore operazionale.

Ecco un esempio di un classico layout di ring di guardia per un amplificatore operazionale in metallo dell'AN-241 di National Semi :

Il modo in cui funziona è, diciamo che c'è un nodo a bassa impedenza nelle vicinanze, come V-nella foto. La corrente non può fluire dai V-pin di ingresso sensibili, perché prima raggiungerà l'anello di protezione e verrà consumata dalla sorgente che guida l'anello di protezione. Allo stesso tempo, l'anello di protezione non indirizza alcuna corrente di dispersione sul nodo sensibile, poiché è mantenuto con un potenziale molto simile.

Gli anelli di protezione sono analoghi al conduttore di protezione per cavi triassiali. Quando si utilizza il cavo triassiale, la treccia esterna è collegata a terra e funge da schermatura elettrostatica convenzionale. La treccia interna è la protezione e sarà guidata dall'apparecchiatura di misurazione per approssimativamente il potenziale del segnale di ingresso sul conduttore interno. Ciò riduce al minimo le correnti di dispersione che coinvolgono il segnale di ingresso poiché il materiale circostante è molto vicino allo stesso potenziale. Riduce inoltre al minimo gli effetti del rumore di accoppiamento tramite la capacità del cavo, inclusi alcuni microfoni, mantenendo entrambi i lati della capacità che si lega al segnale di ingresso allo stesso potenziale.

Un eccellente riferimento per piccoli effetti di segnale è il " Manuale delle misurazioni di basso livello " pubblicato da Keithley Instruments . È disponibile dal loro sito Web o potresti essere in grado di parlare con un rappresentante amichevole di una copia cartacea per riferimento frequente.

Anziché deviare il rumore di modo comune verso terra dove la capacità di accoppiamento può assorbire corrente sui segnali CA, Guard Rings utilizza il segnale di uscita per deviare i campi E nelle vicinanze eliminando il flusso di corrente senza alcuna differenza di tensione all'ingresso, riducendo in tal modo la capacità effettiva del rumore vagante e anche ridurre gli effetti di caricamento della caduta di tensione da un carico capacitivo.

Pensa quindi alla protezione come a un metodo per schermare e ridurre gli effetti della capacità di carico che inducono la tensione del rumore da terra. L'accoppiamento del rumore di terra al segnale è significativamente ridotto con la protezione.

La protezione viene anche utilizzata sulle camere ioniche per la misurazione delle radiazioni per prevenire la dispersione di corrente superficiale sul connettore. C'è una connessione del segnale più interna, una guardia centrale e una connessione più esterna. La connessione interna è a un filo all'interno della camera e l'esterno è al corpo della camera. Quando vengono applicate alcune centinaia di volt di polarizzazione tra quei 2 conduttori, la perdita di superficie e cavo può facilmente scambiare i segnali nanoamp di interesse. La soluzione è quella di condurre il conduttore di protezione allo stesso potenziale del conduttore interno. La corrente di dispersione scorre solo dall'esterno alla protezione e il segnale all'interno è protetto. È abbastanza facile ottenere meno di un picoamp di perdita con una polarizzazione di cento volt (è, tuttavia, piuttosto difficile misurare con precisione tale perdita).

Il manuale di Keithley è un ottimo riferimento sull'argomento e molte altre cose che possono causare errori nella misurazione di piccoli segnali.