השפעתם של Input Bias הנוכחית על מערכות מדידה גבוהה

מידע על Input Bias Current Fundamentals

זרם הטיה Input מתייחס לזרימה הקטנה של זרם ישיר הנכנס או יוצא מטרמינלי קלט של מכשיר פעיל, כגון מגבר תפעולי (op-amp) או מגבר מכשיר (בעולם אידיאלי, שום זרם לא יזרם לתוך הקלט; במציאות, מגבלות פיזיות בתוך חומרי הקוטב (apern) המחייבים מדבקה סופית, אם כי מינוס, נוכחי זה בדרך כלל נמדד במזיקים (pcompes) ו-J) עבור סוגים פנימיים של חומר מדבק (APT) או מוליכים למחצה) או מוליכים למחצה (J) (JT) או חומר מכניים (D) (D) או חומר מכני) (DOS) או CMACMAPT) של חומר מכני) או מוליכים למחצה) או תרכובות (D) של חומר מכני) או חומר מכני) של חומר מכני) של חומר מכני) או מוליכים למחצה (DOS) (D) של חומר פעיל (D) עבור מוליכים למחצה (מתאים פנימיים (מתאים פנימיים (מתאים נוכחיים (מתאים פנימיים (D) ו-ACMACMACMACMAPTN) עבור מוליכים למחצה) ו-JTCMACMACMAPTNUM (מתאים נוכחי

זרם הטיה יכול לזרום לתוך או מחוץ לסימון קלט, בהתאם לסוג הטרנזיסטור.עבור קלטות NPN BJT, זרם זרם זרם בדרך כלל לתוך המכשיר, בעוד עבור קלטות PNP, הוא זורם החוצה. FET מבוסס amplifiers להציג זרמי דליפות דרך צומת קלט הפוכה, אשר הם פקודות של גודל נמוך יותר אבל רגיש מאוד לטמפרטורה זו היא קריטית כי בכיוון של זרם שלילי של זרם שלילי הנוכחי של זרם שלילי של זרם שלילי של תאים מתקדמים (שלבים מתקדמים) אם זה הוא בעיקר עם שגיאות זרם שלילי הנוכחי של תאים מתקדמים בכיוון הנכון).

מכניזם פנימי מאחורי ביסאס

ב- BJT קלט שלבים, זרם הטיה עולה מן הבסיס הנוכחי הנדרש כדי לתמוך זרם אספנים זרם דרך transistor.הבסיס הנוכחי שווה לאספן הנוכחי מחולק על ידי רווח הנוכחי DC של transistor (β) ערכים טיפוסי β נע בין 100 ל 500 עבור טרנזיסנסים זעירים, כלומר 1A אספן הנוכחי מניב בסיס 2-10A הנוכחי.

(FLT:0Key Takeaway: FLT:1) האטה הנוכחית של גיליון נתונים ניתנת לעתים קרובות כערך טיפוסי, אבל ערכים מקסימליים יכולים להיות כמה פעמים גדול יותר.

הפיזיקה מאחורי שגיאות נוכחיות

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מעבר לאינטראקציה הבסיסית של חוק הואם, אלמנטים טפילים על לוח המעגל המודפס (PCB) להחמיר את הבעיה. זרמי Leakage על פני משטחים מזוהמים או מנוקים בצורה גרועה יכולים לחקות או להוסיף זרם הטיה. לדוגמה, שאריות פלוקס ממכרה יכול ליצור נתיבים מוליכים עם התנגדות בטווח הג'יאום, מכווץ את המדידות הנוכחיות והשחיתות, בדומה לנתיבים שנמצאו לעתים קרובות בפתים אלה.

השפעה של מקור

מתח השגיאה עקב הסקאלה הנוכחית בקנה מידה ליניארי עם אימפולס מקור.קשר זה הוא בעייתי במיוחד יישומי חיישן שבו מקור עכבות משתנה עם תנאים סביבתיים.לדוגמה, אלקטרודות pH יכולות להציג תנודות מ 10 M ⁇ ליותר מ 1 G ⁇ בהתאם למצב זכוכית וטמפרטורה.מגבר עם 10A מוטה יניב 100 מיקרו-Vset ב 10 ⁇ , אבל 10 GRates-Facting מפרט נמוך של תקן: 1.

שקיפות ישירה על הסכם מדידה

המתח מהצגת שגיאות הטיות קלט מציג שגיאות כי קרוע דרך שרשרת רכישה נתונים שלמה.ביישומים הדורשים דיוק מוחלט, כגון מדידות תקן התייחסות, ה- offset יכול לדחוף תוצאות מתוך מפרט.אבל אפילו במדידות יחסית, חוסר יציבות של הטיה הנוכחית לאורך זמן וטמפרטורות degradability.חשב מתאם נתונים ניטור חיישן סביבתי ארוך טווח: סחף איטי בוטה הנוכחית עשוי להיות מפרש תופעה פיזית מוביל למסקנות.

תוצאה נוספת היא טווח דינמי מופחת.ההתחלה צורכת חלק של האנלוגי-ל-דיגיטלי של ממיר (ADC) של טווח קלט, ביעילות מכווץ את הטווח הזמין עבור האות בפועל. במקרים קיצוניים, ה offset יכול ליישב שלבים מוקדמים מגבר, גרימת חיתוך ואובדן מוחלט של נתונים.זה הוא בעייתי במיוחד בגלאמנטים סיסמיים או לארספולים, שבו הם אותות חלשים, והופכים רפידות מרחוק.

תגית: bioelectric Signal Acquisition

אלקטרוניקה (EEG) ואלקטרוקרדיוגרפיה (ECG) מספק את האתגרים. ממשקי אלקטרודה-skin לעתים קרובות יש מגבלות החל מ 10 k ⁇ עד 100 k ⁇ או גבוה יותר אם מגע הוא עני. amplifier עם 1 nA מוטה זרם דבק יחייב 10-100 מיקרו-V של תחילת, בדומה לגלי EEG ⁇ נמוך (20-F) אשר ישתמשו בפרוטוקולים מתקדמים יותר.

טמפרטורה והשפעה סביבתית

הטמפרטורה מפעילה השפעה חזקה על זרם הטיה של BJT מגבר, זרם הטיה קשור באופן הפוך ל- transistor beta (רווח נוכחי), אשר עולה עם טמפרטורה, ובכך להפחית את זרם ההטיה הנוכחי - אבל רק עד לנקודה. בתקני FET-input, את הדלפה הנוכחית בערך כפול עבור כל 10 מעלות צלזיוס עלייה בטמפרטורה.זה אומר כי מגבר שצוין ב 1 ° C יכול להיות מהפך ל- 85 מעלות צלזיוס, 000 זה יכול להיות מהפך אחד, 000 של חומר דליפה הנוכחי, או יותר מהפך אחד של מכשיר זה יכול להיות כפול של 1.

הומוריסטיות מציגה איום נוסף. קליטת Moisture על פני משטחים של PCB יוצרת זיהום אקולוגי המציג נתיבים מרתיעים.סביבות גבוהות-humidity דורשות ציפוי קונפורציות או חתומות כדי לשמור על עמידות על פני השטח עקבית.אפילו סוג החבילה של חומר המגבר: חבילות פלסטיק סופגות יותר בקלות מאשר אלה קרמיקה, מה שמוביל לשינויים בנטיות הזורם דרך החבילה.

השלכות לטווח ארוך

צומת Semiconductor מתפוגג לאט במשך שנים בשל אלקטרומיגציה, הזרקת הקרירה חמה, והתמוטטות תחמוצת. במעגלים מדויקים, זה מתבטא עלייה הדרגתית של זרם הטיה. Burn-in ובדיקת חיים מואצת עוזרים ליצרנים שיצאו מהכישלונות המוקדמים, אך אימות תוחלת של עיצוב דורש בדיקות הזדקנות מואצות או מערכות הדרכות שמרניות.

בחירה מגברית אסטרטגית

קו ההגנה הראשון נגד שגיאות מוכוונות-נוכחיות הוא לבחור את המגבר הנכון.עבור זרמי ההטיה הנמוכים ביותר, פענוח-מודה p-ערוץ JFET או CMOS מועדפים, עם כמה מהם להשיג פחות מ 1 fA בטמפרטורת החדר.LMC6001 מטקסס מכשירים, למשל, מבטיח זרם הטיה מקסימלי של 25A ב 25 מעלות אלקטרו-דרגות.

עם זאת, הטיה אולטרה-נמוכה מגיעה לעתים קרובות בעלות: רעש מתח גבוה יותר, רוחב פס מוגבל, ומחיר מוגבר. A 1 פטם מדבק photodiode amplifier עשוי להיות צורך חזית ג'פאט גבוה המותאמים לגלאי מסוים capacitance, בעוד ערוץ נתונים בעל מטרה כללית יכול להשתמש בערכת CMOS משולבת עם מוטה picoampoamp ורעש מתון.

השוואת Amplifier Technologies

Technology	Typical Bias Current	Key Trade-offs
BJT	1 nA – 1 µA	Low cost, moderate noise, high speed
JFET	1 pA – 1 nA	Very low bias, moderate noise, good speed
CMOS	10 fA – 10 pA	Ultra-low bias, higher voltage noise, limited bandwidth
BiFET	10 pA – 1 nA	Combines FET input with BJT output stages

שולחן זה עוזר להנחות את הבחירה הראשונית, אבל תמיד להתייעץ עם הנתונים של היצרן עבור מובטח על פני גבולות טמפרטורה.

משמר, מגן, ו-Leeout Excellence

פריסת PCB משפיעה עמוקות על זרם ההטיה האפקטיבי שנראה על ידי טבעות הקלט.משמרות – עקבות מוליכים המונעים לאותה פוטנציאל כמו הקלט – סביב צומת של סטיות, מונעים הבדלים מתחים שיגרמו לדליפה על פני פני השטח של הלוח.טכניקה זו, לעתים קרובות בשימוש עם מגבר buffer, מבטיחה כי התנגדות נודדת בין הקלט לבין עקבות סמוכים רואה אפס, ולכן דליפות למתחים וקודדים דומים.

מעבר לתחזוקה, עיצוב מכני זהיר מפחית שגיאות.עמודים עבור מרכיבים על פני השטח להעלות אותם ממזהמים פוטנציאליים, לוחות מעוטים יכול להגדיל את מרחק הפיגור בין נקודות ריכוז גבוהה.נקיות במהלך ההרכבה הוא רב; vapor-phase reflow נמכר עם פלוקסים דלים, ואחריו ניקוי יסודי, שומר על עמידות גבוהה.

מגפיים וביטול נוכחי

מגמגפיים היא טכניקה דינמית שבה אות קלט הוא מונע באופן פעיל על מסילות שמירה ואספקת חשמל, הפחתת המתח המשותף המודד על פני מכשירי קלט ובכך ניתוק הטיה הנוכחית של המודולציה. בדומה, כמה מגבר להתנצלות כוללים מעגלי ביטולים מוטה נוכחיים קלט על שבב: אלה מזרקים זרם שווה ומנוגד להטיה הצפויה, קרוב לאפס, בעוד שעדיין לא ניתן להעריך באופן מדויק את הביטול של השבר, אם הם יכולים להוסיף באופן מדויק של הביטול של השבר של השבר, באופן מדויק של השבר, באופן מדויק של השבר, אם הם יכולים להיות יעילים בצורה מדויקת, אם הם יכולים להוסיף את השבר, אם הם יכולים להוסיף את השבר בצורה מדויקת של היישר את הביטול של היישר של היישר של היישר של השבר של השבר של השבר הנוכחי, אם הם יכולים להוסיף את היישר של היישר של היישר של השבר של השבר, אם הם יכולים להוסיף את השבר של היישר, אם הם יכולים להיות יעילים, באופן מדויק של השבר של היישר של העיוות הנוכחי, אם הם יכולים להוסיף את הניקודמתיקים, אם הם יכולים להוסיף את היישר של היישר של העיוות הנוכחי, אם הם יכולים להוסיף את העיוות

מינוף ותוכנה

גם עם עיצוב חומרה אופטימלי, הטיה השוטתית הנוכחית נמשכת.ic קליברציה נגד תקני ההתייחסות הידועים יכול לבטל את ההשפעות שלה. במהלך calibration, המערכת מודדת את המתח עם מקור אפס-ohm כדי לקבוע את ההתחלה, ואז subtracts כי הערך מקריאות מאוחר יותר. מערכות מתקדמות לבצע פעולה זו באופן אוטומטי על כוח או במרווחים, באמצעות לוח על גבי meMS כדי לקצר את אותות ה-Abtretretretretretretretret.

תגמול תוכנה מודל ההטיה הנוכחית כתפקוד של טמפרטורה וזמן, מניעת גורם תיקון מטבלאות או משוואות פולינומיות. שיטה זו דורשת אפיון של יחידות בודדות במהלך הייצור, אשר מגביר את העלות אך מניב דיוק מדהים במוצרי נפח כמו רבמטרים מדויקים.הגישה היא חזקה אך תלויה ביכולת חוזרת של אלגוריתמים ההטיה של המגבר על פני החיים שלה; אם השינויים המתעוררים, המודל הלאומי של יעילות נמוכה של טכנולוגיות: 1.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « ‭ ‬ההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההה

זרם הטיה של Input אינו תופעה DC גרידא; יש לו מרכיב רעש מפועש מן הטבע של נושאת המטען.הרעש הנוכחי מוסיף לרעש התרמית הטמאלי הטבוע של המערכת, ובמעגלים מעצימות גבוהה, התרומה שלו יכולה להיות דומיננטית. Shot עלה עם שורש הטיות הנוכחי של גודל ההטיה, כך מגבר עם הטיה גבוהה יותר הם noisier עבור מקור של 10 פאניקה / 1A לפעמים מבוה מפולת של 0.

(ב) ,הנדרש את רצפת הרעש הנמוכה ביותר, מעצבים עשויים לבחור מגבר עם ביטול ההטיה הנוכחי אשר מבטל גם את רכיב הרעש הזרה, אם כי מעגלים כאלה מורכבים, ועלולים להציג פריטים אחרים.FLT:0 ביישומים קריטיים, תמיד למקם את התרומה הכוללת של רעש משני המתח והמקורות הנוכחיים באמצעות הנוסחה:FLT1:2eLT3,LN=LNERNERNERNERNERNERE=LNERNERNERE=LNERE=RNERIFIRREEEREEREERE=RELEREEREEREEREERE=RELERE=RELNERNEREERE=RELNEREEREEREEREEREEREEREEREEREEREEREEREEREEREEREERERELEREREEREEREEREEEREEREERE=RELEREREERELEREEREEREERERELERERELERERELERERELERERELERE LT1

שיקולים של Application-Specific

חיישנים חיישנים

מד תאוצה, בדיקות pH וחיישנים אלקטרוכימיים כל הנוכחי מקור גבוה מעכב את אלקטרוניקה המדידה. חיישן אדזואלקטרי עשוי להיות קיבול של 1 nF ודורש תצורה מגבר מטען; כל הטיה הנוכחית מעכבת בהתמדה את ה- pH tacitor, מה שגורם לפלט לסחף לעבר איפוס תקופתי או למחולל מגבר לגורם אלקטרופטי זה יכול למנוע שימוש בפתרונות מתקדמים יותר, אך הם יכולים לטפל בפתרונות מתקדמים יותר.

אופי Semiconductor

בניתוחים חד-מוליכים למחצה, מדידת דליפת שער של מ MOSFET דורשת רזולוציה של רזולוציה של Source-measure יחידות (SMUs) להשיג זאת באמצעות חיבורים תלת-צדדיים משמרים, נמוכים יחסית ורכיבים נבחרים במיוחד. השימוש ב-Sphire-in-inated Connectors ו-Teflon עומד כאן שגרתי, וכל סטייה קפדנית מתהליכי ניקוי גלויים ב- 10 מעלות צלזיוס הופך גם כן לדלפות קריטיות.

ניטור קרינה סביבתי

תאי איון ודלפקים פרופורציונליים מייצרים זרמים בטווח של צנרת ל- picoamp. זרם הטיה של המחטפת חייב להיות סדר גודל קטן יותר מאשר זרם האות כדי להימנע מביצה של התפוקה המושרה קרינה. Custom-designed Disrete מסתיים באמצעות JFET זוגות ותגובה התנגדות בטווח tohm אינם נדירים.

מסמכים וסטנדרטים Adherence

(הופנה מהדף תקני התעשייה כגון IEEE 1057 לדיגיטליזציה של רשומות גלפור או IEC 60751 עבור מדחום התנגדות פלטינום תעשייתית מדריכי תקציבי השגיאה המקובלים, כולל אלה מזרמים הטיה.מסמכים אלה רושמים שיטות בדיקה וניתוח אי ודאות אשר מכריחים מעצבים כדי לכמת אפקטים נוכחיים של הטיה.מודלים של אלקטרומטרים בלחץ גבוה מספקים לעתים קרובות הערות יישום מפורטות כיצד מודלים ובודדים הקיימים כיום.

ראשי > תוצאות חיפוש > Future שיפורים

טכנולוגיות סמיכות מבטיחות הפחתה נוספת של זרם הטיה.סיליקון carbide (SiC) ו-Gearium nitride (GaN) טרנזיסטורים, בעוד שבדרך כלל ממוקדים ביישומים כוח, להציג דליפות נמוכה מאוד בטמפרטורות גבוהות, פוטנציאל לאפשר חזית של פיתוי גבוה יותר בטמפרטורות גבוהות יותר, כמו גם, ממסר מבוסס MEMS מבטל דחיסות למחצה לחלוטין על ידי מתן בידוד פיזי; הם כבר לא יפעילודות נמוכה יותר של כוח חיים, כמו גם ללא אמצעי מניעה הנוכחית.

צעדים מעשיים למזער את ההשפעה הנוכחית של ביס

• (FLT:0) מרכיבים ספציפיים בחוכמה:FLT:1 (ה) בחר מגבר עם הטיה מקסימלית מובטחת זרם על טווח הטמפרטורה התפעולי המלא שלך, לא רק ערכים אופייניים.
• (FLT:0) הגנה פיזית: FLT:1Build, השתמש טבעות שמירה, מגן מונע ורכבה נקייה. מועצות מעילים קונפורמנטליות לסביבות לחות, ועיגולים רגישים מאוד בדיור חתומה במטבולית.
• (FLT:0)עיצוב ל calibration:FLT:1 , כולל הוראות לאפס מחוץ לתחתונים - או באמצעות טרים ידני, רבי עוצמה דיגיטלית, או רצפים אוטומטיים של עצמים - כדי לפצות על השפעות מוטות נוכחיות באופן קבוע.
• (FLT:0)Model andסימולציה: FLT:1 , במודלים של SPICE המעסיקים במדויק את ההתנהגות הנוכחית של הטיה, כולל תלות בטמפרטורה, לחזות ביצועים מעגליים לפני בניית חומרה.
• (FLT:0) estve: 1 (FLT) לבדוק את ההטיה בעולם האמיתי בתנאים מגוונים באמצעות אלקטרומטר ואפיינו מתנגדים בעלי ערך גבוה.
• (FLT:0) גורמים סביבתיים: FLT:1 , טמפרטורה ולחות סביב מערכת המדידה. השתמש בתיחום תרמיים או בקרת טמפרטורה פעילה עבור נתיבים קריטיים.
• (FLT:0)Consider אלטרנטיבי topologies:FreaLT:1 במקרים מסוימים, באמצעות שילוב ADC או אדריכלות מבוססת-על יכול לשנות את השגיאה הרחק מהתחום DC, מה שהופך את ההשפעות הנוכחיות הטיה לקלות יותר לסנן או תת-קרקעי.

לסיכום, זרם הטיה של מדידת מדידה, בעוד זעיר במונחים מוחלטים, מפעיל השפעה לא פרופורציונלית על מערכות ריכוז גבוה.באמצעות שילוב של רכיב אינטליגנטי, עיצוב מעגלים קפדני, ו calibration מתמשך, מהנדסים יכולים לנהל את האפקט הזה ולפתוח את הפוטנציאל המלא של אמצעי מדידה שלהם.שדה ממשיך להתפתח, אבל העקרונות הבסיסיים של חוק הומא, שליטה, מודעות סביבתית, נשאר מדויק של מדע מדכא, עדיין.