Come sono possibili correnti di ingresso così basse?

Capisco che gli amplificatori operazionali hanno basse correnti di ingresso; questa è una delle loro caratteristiche distintive. Ma guardando il foglio dati per LMC6001 (chiamato in modo divertente un "Amplificatore di corrente di ingresso ultra-ultra-basso" perché un ultra non era abbastanza), devo chiedermi: come <censored> ottengono correnti di ingresso così basse‽

LMC6001 richiede una corrente di polarizzazione massima in ingresso a 25 ° C di 25 femtoamper . Con la sua tensione di offset di ingresso nominale di 10 mV tra i pin, ciò equivale a una resistenza da 400 GΩ tra gli ingressi, che sono due pin adiacenti su un pacchetto SOIC. E le resistenze input-to-power equivalenti sono ancora più elevate!

E poi se guardi i comparatori, è ancora più impressionante. Prendiamo ad esempio il TLV7211 , dove le resistenze equivalenti input-to-input e input-to-power sono dell'ordine di 100 TΩ, pur essendo in un pacchetto SC-70 ancora più piccolo. In che modo ciò non è dominato dalle correnti di dispersione attraverso il PCB e l'imballaggio?

L'impedenza di ingresso non può essere confrontata direttamente con la corrente di dispersione.

$\Omega$

Sono MOSFET e la perdita quasi zero del gate è del tutto normale. Ricorda che puoi conservare la carica per 100 anni nella memoria non volatile solo con un po 'di carica su una piccola capacità del gate. Il risultato più impressionante è fornire qualsiasi tipo di protezione del cancello entro tale requisito di perdita. Ho il sospetto che possano avere un circuito bootstrap intelligente per ridurre al minimo le perdite. Puoi cercare brevetti per vedere se hanno rivelato qualcosa di rilevante (sarebbe un brevetto National Semiconductor).

Ci sono opzioni per l'uso di PCB FR4, che non sono perfetti anche se perfettamente puliti (e sono facilmente contaminati da alcuni flussi per avere perdite relativamente massicce). Ecco un documento che discute alcuni dei problemi. Penso che Bob Pease avesse anche alcuni buoni consigli e trucchi per ottenere basse perdite. È possibile evitare completamente un PCB per il perno a bassa perdita e, ad esempio, utilizzare uno stallo in PTFE (teflon).

Ottengono correnti di ingresso così basse grazie all'uso corretto dei transistor CMOS. C'è un grave compromesso in termini di velocità. Non troverai amplificatori operazionali CMOS GHZ.

Il layout del PCB DEVE includere 2 opzioni nel design. I binari di protezione tra i pin di ingresso impediscono alle correnti di dispersione dei binari di alimentazione vicini di provocare offset e rumore nelle uscite. L'opzione 2 significa usare il Teflon in quella parte della tavola, insieme al routing di strette strisce di tavola. Il pin di ingresso, che può avere una resistenza da 100 megohm sui suoi ingressi, ora non ha alcun contatto con le tracce PCB adiacenti. Alcuni montanti in teflon sono usati con un filo stagnato al centro, per ingressi nella gamma da 100 M a gigaohm.

I misuratori che misurano picoamp e picovolt fanno uso di tale topologia di circuito, con Teflon utilizzato per i requisiti più esigenti. Uno scudo antipolvere separato e un rivestimento conforme evitano che polvere e umidità causino rumore e / o errori di offset.