比像素级还精细的电流水平上出现了这样一款放大器

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你所知道的最小电流单位是什么?毫安?微安?可能还有人能说出皮安。如果说飞安,有多少人会听过。飞安是10的负15次方安培,相当于皮安的一千分之一。现在最火的OLED屏,每个像素点的电流大约是一个皮安,也就是说,一千飞安才能点亮一个像素点。

这样精微的电流,还有器件能检测吗?有的,那就是ADI的最新的静电计级运算放大器 ADA4530-1,专为分光光度计、色谱仪、质谱仪等精密设备打造。

经典款的新升级

ADA4530-1的诞生,是为了替换一款已经活跃了30年的产品:AD549。

AD549的最小偏置电流是60飞安,已经是一个很优异的表现了。要知道,在这类器件最经典的应用场景中,输出电流最小也就是皮安级的。

AD549很优秀,但不是完美的,它有个缺点,就是没有ESD二极管。一般的放大器芯片内部,都会在输入和输出端加上两个二极管,防止ESD(静电释放)。但是,“AD549的偏置电流只有60飞安,如果加上了ESD二极管,就会有一个反向漏电流产生,降低整个芯片的偏置电流”,ADI公司线性产品部应用工程师郭剑说,“这样就导致AD549的ESD只有1000V,让很多用户感到为难。”

于是,也就有了这颗ADA4530-1。与AD549最大的不同是,它没有采用传统的J-FET工艺,而是用了数字电路经常使用的CMOS工艺。新工艺让ADA4530-1可以集成了大量二极管,其ESD也就提升到4000V的水平。同时,ADA4530-1内部还增加了反冲器并采用创新的电路,规避了因为引入二极管而导致的漏电流增加的问题。

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在25-85℃度温度区间,ADA4530-1有最大20飞安的偏置电流水平,这是业界目前的最高水平。即使到了125℃,偏置电流仍能保证最大250fA。ADI会对所有芯片进行出厂测试,保证偏置电流指标满足25fA(-40℃~+85℃)和250fA(-40℃~+125℃)的标称值。下图是ADA4530-1与两款前代产品(包括AD459)的全面比较,可以看出其各项指标都有大幅提升。

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一款评估套件解决了老用户的顾虑

优秀的器件有着无可挑剔的表现,但是客户在选用的时候依然会犯难。

“他们一是想直观地看到器件对系统性能有多大的提升,二是他们将面对设计的困难,因为这个器件能处理如此微弱的信号,PCB布线和PCB材质选择,以及生产工艺,这些都会带来极大的挑战“,世健国际贸易(上海)有限公司技术支持部高级经理熊祥指出了其中的要害。

世健公司是ADI公司的长期合作伙伴,深耕分析仪器市场多年,更是兼备很强的技术研发能力。他们这次带来了的评估套件,直指客户的痛点。

这款评估套件由电流输入转换板、电压输入缓冲板、引脚转换板和数据采集板组成,可以涵盖光度计、气相色谱仪、火焰离子化探测器、pH计等科学分析仪器。

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“电流输入转换板采用了插拔式设计,可以方便客户选用不同型号的光电池,还有不同的接口来应对不同的场景”,熊祥从设计思路上进行介绍,“不同的应用场合,ADA4530所设置的电阻阻值不一样,会从1M欧到1G欧,因此插拔式设计可以让客户可以非常方便灵活的更换电阻,评估不同的场景下ADA4530对微弱电流的转换效果。”

他进一步指出,整个评估套件的PCB保护环设计可以降低漏电流带来的影响,电压输入缓冲板可以应对高阻抗应用的需求。

最为关键的一点,AD549是30年前的产品,封装工艺以及供电电压与ADA4530大不相同,两者无法直接兼容,这也是很多老用户的顾虑所在。“为此,我们设计了引脚转换板,按照AD549的管脚做了一个转换,并且在板上供电电源进行了兼容性改动,这样,用户就可以直接在原来使用AD549的产品上直接评估ADA4530”,熊祥补充道。

为了让客户能方便的使用ADA4530,世健公司还专门设计了应用软件,可以观察探测器所测量的数据谱图及直方图,计算统计数据的最大值、最小值、平均值和标准方差等,并且可以另存为Excel文档进行分析。

据熊祥介绍,一个客户用这款评估套件,基于相同的硅光电池传感器进行测试,得出的标准差数据:ADA4530是8.16,而AD549是23.98,从而进一步证明了ADA4530的性能之优越。
 

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