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¿Por qué algunos de mis IE circuitos convertidores tienen una gran voltaje de offset?

El siguiente circuito es un convertidor de corriente a tensión conmutable con la ganancia.

Esquemático

Op-amp current to voltage converter with gain switch

No se muestra: La entrada inversora se mantiene baja a través de un resistor de 10K y cuando el circuito está encendido, pero no se utiliza. Cuando una medición que se realiza (incluyendo las medidas de calibración donde se flotante), que la resistencia está desconectado.

Los suministros de los interruptores analógicos y opamp son +/- 11.5 V. El típico VSAL rango es de -10V y +10V.

Propósito

El circuito se utiliza para medir las corrientes en el nanoamp gama. Un par de mV en la salida es significativo. Constante de las compensaciones no son realmente un problema, ya que fácilmente puede ser calibrado a cabo mediante la medición de la salida con una entrada abierta y restar que a partir de las mediciones posteriores.

Cada placa tiene 6 o más de estos circuitos.

Componentes

El seleccionado de op amp tiene muy pequeñas (< 10 pA) desplazamiento y el sesgo de corrientes de entrada y un pequeño voltaje de offset (< 1 mV). Es un AD8625AR.

SW1A y SW1B son diferentes polos de la misma CMOS interruptor (ADG1236). Ellos se conectan juntos para seleccionar la resistencia de retroalimentación, que determina la ganancia del convertidor. La máxima corriente de fuga es de 1 nA en la fuente y el drenaje de los pines, encendido o apagado. El interruptor no se muestra (para la celebración de la entrada inversora baja a través de un resistor de 10K) tiene un rendimiento similar. Típico de corrientes de fuga son muy pequeñas (< 0,1 nA).

Problema

El problema que estoy teniendo es que en algunos lotes de las tablas, algunos (o todos) de estos circuitos tienen grandes desplazamientos de que el decaimiento lentamente cuando se enciende. Sin embargo, la mayoría de las placas son perfectamente estables en todo momento, con pequeños desplazamientos.

Un típico desplazamiento de VSAL EN flotante es < 1 mV. En afligida tablas, el desplazamiento puede ser tan alto como el de 120 mV.

Cuando los afligidos tablas están encendidos, el desplazamiento poco a poco (después de las horas de los días) estabilizar a ~5 mV. Después de retirar la fuente de energía, el desplazamiento se acumula de nuevo, así que cuando éste encender después de un par de días de descanso, es de alta de nuevo.

Cada placa tiene un montón de estos circuitos. En el primer lote de 5 tableros, todos ellos se vieron afectados. En el siguiente lote, ninguno se vieron afectados. En el lote más reciente, cada placa tiene uno afectado circuitos, y que no siempre es el mismo.

En el peor de los casos, el máximo de la corriente de fuga de todos los interruptores analógicos sería del 1,2 nA, lo que resulta en un 12 mV desviación en la mayor ajuste de la ganancia, por lo que no creo que puede dar cuenta de todo el desplazamiento estoy viendo.

¿Dónde más podría el voltaje de offset se viene? Hay una tabla común de defecto que sería el resultado en este tipo de comportamiento?

3voto

Stephen Denne Puntos 218

Par de teorías aquí:

  • Cómo son sus fuentes de energía están subiendo de forma simétrica?
    Si uno de los carriles se viene antes que el otro, puede tener distinto de cero voltajes de salida del op-amp para un período muy corto de tiempo.
  • Se han ejecutado todos los PCB layout prácticas necesarias para tan alta de impedancias? Como mínimo, usted va a necesitar de la guardia-anillos en todos los ultra-alta-impedancia de nodos.
    El Nacional (Ahora TI) LMC6082 hoja de datos tiene una buena explicación de lo que es necesario para obtener de la junta corrientes de fuga lo suficientemente bajo como para no ser un problema.

Es probable que esto no abordar la posibilidad de que usted tiene dieléctrico remojo problemas, como se discutió en @RocketSurgeon la respuesta.
Una buena y fácil manera de poner a prueba su respuesta sería para desoldar uno de los caps en un mal consejo, y a la inversa. Si el desplazamiento se volcó en la otra dirección, es un dieléctrico remojo problema (debido a la persistente cargo en el cap tiene una sola polaridad). Si el voltaje de offset no cambia, el problema no es el condensador.

Una cosa que no veo el dieléctrico remojo problema de explicar es por qué el cargo parece volver cuando el circuito está sin energía, y desaparece cuando es accionado. Dado que el elemento que se descarga el capacitor está conectado continuamente a través de la pac, (e.g C1||R2, C2||R1), la contribución de cualquier corriente de fuga fuera de la tapa debe ser una constante, y no se ve afectado por la tensión de alimentación.

La única cosa que me viene a la mente sería la de que hay algo higroscópico en algún lugar, y se inyecta un desplazamiento actual. Cuando el poder de la junta, se calienta, y las unidades de la humedad a lo largo del tiempo. Gire la placa, y se empieza a reabsorberse la humedad.


Un comentario que tengo es que yo no veo por qué tiene tanto SW1A, y SW1B. Que de todo se puede disponer de SW1B. Sólo empate ambos de la R/C pares juntos, y a la salida del op-amp. Cuando uno de los cap/resistencia de conjuntos es seleccionado, el otro sólo se descargan lentamente. Mientras uno de los extremos es flotante (que se logra mediante el SW1A), el voltaje en el otro extremo es irrelevante.

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