EDS подавление в буферных каскадах

При измерении физических величин, таких как рН (кислотно­сть) и биопотенциалы, необходимы измерительные устройства с высоким входным сопротивлением. В качестве входных цепей используются буферные каскады на операционных усилителях с единичным коэффициентом усиления. Хотя многие фирмы-изго­товители полупроводниковых приборов предлагают широкий ас­сортимент интегральных микросхем с малыми токами и напряже­ниями смещения на входе, при подключении проводов датчика к схеме усилителя устройство может быть подвержено воздейст­вию разряда электростатического электричества E5D.

Схема ESD подавления

На рис.1 показана самая простая схема ESD подавления. В случае процесса ESD резистор R1 ограничивает возможный ток разряда, диоды D1А и D1В обеспечивают привязку уровня вход­ного сигнала усилителя IC1 к уровню источника питания. Но, к сожалению, при шунтировании рН датчиком высокого входного сопротивления буферного каскада даже диоды с малой утеч­кой типа Fairchild Semiconductor MMBD-1503А будут вносить существенные напряжения смещения.

На рис.2 показана схема буферного каскада с единичным усилением на ИМС AD8603, характеризующаяся малыми входными напряжением смещения 50 мкВ и током смеще­ния 5 пА.

Буферный каскад

Для любого нормального повторителя выходное напряже­ние схемы Vout равняется его входному напряжению ViN. Та­ким образом, напряжение на диоде ESD защиты D 1 А или D 1b будет близким к 0 В, и токи утечки этих диодов не будут воз­действовать на выходной сигнал датчика. В зависимости от по­лярности, в случае воздействия ESD на входные цепи, его вы­соковольтные всплески через диод D1A или D1B гасятся в по­ложительный или отрицательный полюс источника питания.

Конденсатор С1 замедляет скорость нарастания всплеска ESD и защищает выходной каскад IC1, пока диод D2A или D2g не начнет гашение ESD переходного процесса в положи­тельный или негативный полюс источника питания. В действи­тельности конденсатор С1 компенсирует паразитную ем­кость диода DI. Резистор R3 предотвращает генерацию IC1 на емкостной нагрузке.

В течение ESD случая диоды D1 и D2 могут проводить, поскольку напряжение V(N превышает напряжение источни­ка питания. Резисторы R1 и R2 ограничивают входные токи уси­лителя ниже максимальных значений, рекомендуемых изгото­вителем.

Ток утечки

При сборке печатной платы нужно обращать особое вни­мание на схему расположения деталей Дефекты в диэлектрических свойствах плоты могут создавать паразитные цепи токов утечки. Добавле­ние медных дорожек с обеих сторон пла­ты для формирования защитных конту­ров вокруг узлов схемы с высоким импе­дансом устраняет токи утечки (см. рис.3).

Метки: , , , .


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Проверочный код *

Разработка сайта: cryptonic