ADA4530彌補(bǔ)經(jīng)典運(yùn)算放大器不足之處，皮安級(jí)電流計(jì)評(píng)估套件助力工程師設(shè)計(jì)評(píng)估

　　隨著當(dāng)下電子器件不斷更新迭代，很多應(yīng)用電路需要檢測(cè)的電流越來(lái)越小，用來(lái)檢測(cè)電流的器件要求的精度也越來(lái)越高，因而用于檢測(cè)電流的放大器也需要跟上應(yīng)用需求?；诖?，ADI推出了一款采用CMOS工藝的飛安級(jí)運(yùn)算放大器ADA4530。

三款運(yùn)放放大器性能對(duì)比

　　當(dāng)下設(shè)計(jì)精密放大器主要有三種工藝可以選擇 ，即Bipolar(雙極性)、J-FET和CMOS。當(dāng)下市場(chǎng)中在售的約有700多種型號(hào)的ADI放大器都是基于這三種工藝實(shí)現(xiàn)的。而相對(duì)于Bipolar工藝，基于J-FET和CMOS工藝設(shè)計(jì)的運(yùn)算放大器的偏置電流將會(huì)更優(yōu)秀。

　　作為經(jīng)典運(yùn)算放大器，AD549采用的是J-FET工藝實(shí)現(xiàn)的，其偏置電流這一指標(biāo)能夠達(dá)到60fA，但是為了滿足偏置電流的指標(biāo)要求，該運(yùn)算放大器在設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有加入ESD保護(hù)二極管，因而其ESD級(jí)別為±1000V(HBM人體模型)，抗靜電能力較弱。

　　另一款同樣采用J-FET工藝的運(yùn)算放大器AD4622-2加入了ESD二極管，改善了運(yùn)算放大器的ESD性能，該款運(yùn)算放大器的ESD性能指標(biāo)可以達(dá)到±4000V，但是也由于加入了二極管使得該款運(yùn)算放大器的偏置電流性能指標(biāo)相對(duì)于AD549有所降低，為10pA。相對(duì)于飛安級(jí)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這一指標(biāo)就略顯不足了。

　　新款ADA4530采用CMOS工藝，該款運(yùn)算放大器在設(shè)計(jì)上加入了特殊的ESD二極管電路，運(yùn)用緩沖器強(qiáng)制D1、D2、D3、D4的 電流為0，通過(guò)這一特殊的設(shè)計(jì)避免了之前加入二極管產(chǎn)生漏電流的這一問(wèn)題，從而改善了ESD性能，同時(shí)也沒(méi)有影響偏置電流這一指標(biāo)。因而，ADA4530的ESD性能指標(biāo)達(dá)到了±4000V，其偏置電流性能在20℃到85℃之間最大只為20fA。

　　另外，三款運(yùn)算放大器在IV轉(zhuǎn)換電路中的性能指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)下表所示(假設(shè)反饋電阻為10G?，放大器配置為IV轉(zhuǎn)換電路，滿幅輸入電流為1nA)。

　　AD549這一為工程師廣泛應(yīng)用的經(jīng)典運(yùn)算放大器的誕生已有三十年之久，而ADA4530將會(huì)是繼AD549之后的又一個(gè)宗師級(jí)運(yùn)算放大器。正如ADI公司線性產(chǎn)品部應(yīng)用工程師郭劍所言：ADA4530不僅填補(bǔ)了ADI公司在貼片式fA級(jí)偏置電流運(yùn)算放大器上的空白，同時(shí)還將各項(xiàng)性能指標(biāo)提升到業(yè)界領(lǐng)先水平，其中偏置電流性能也達(dá)到了業(yè)界第一。

皮安級(jí)電流評(píng)估套件

　　在現(xiàn)今的科學(xué)分析應(yīng)用中，對(duì)于微量和痕量物質(zhì)的定性定量分析都需要用到諸如分光光度計(jì)，氣相色譜儀等分析儀器來(lái)完成精準(zhǔn)分析。為了便于用戶評(píng)估微弱電流信號(hào)檢測(cè)轉(zhuǎn)換，世健國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司設(shè)計(jì)打造了皮安級(jí)電流計(jì)量評(píng)估套件。整套評(píng)估套件主要由電流輸入轉(zhuǎn)換板、電壓輸入緩沖板、數(shù)據(jù)采集板及引腳轉(zhuǎn)換板組成。該款評(píng)估套件采用模塊化設(shè)計(jì)，既可以單獨(dú)評(píng)估某一部件性能，也可以用來(lái)評(píng)估整體系統(tǒng)的性能。同時(shí)，該款評(píng)估套件采用USB供電，可直接與實(shí)際儀器對(duì)接使用。

　　評(píng)估電路如下圖所示，其中電流輸入轉(zhuǎn)換板采用ADA4530為一級(jí)運(yùn)算放大器，ADA4522為二級(jí)運(yùn)算放大器。另外，采用了24位ADC AD7172，供電部分采用ADI超低噪聲電源轉(zhuǎn)換電路。整套評(píng)估電路的設(shè)計(jì)與客戶實(shí)際使用電路基本一致，因而這套評(píng)估電路也完全可以作為工程師設(shè)計(jì)電路時(shí)的一個(gè)參考設(shè)計(jì)方案。

　　該套件針對(duì)不同的應(yīng)用，可接入光電傳感器或者BNC、屏蔽線等不同輸入接口，同時(shí)，為了滿足工程師對(duì)ADA4530不同增益下的性能評(píng)估，反饋電阻采用插拔的方式。另外，針對(duì)之前采用AD549運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)的電路，該款評(píng)估套件設(shè)計(jì)了引腳轉(zhuǎn)換板，從而使得客戶可以在原來(lái)使用AD549的基礎(chǔ)上，不需要更改供電電源(ADA4530為±5V供電，AD549為±15V供電)及引腳定義，就可以直接評(píng)估新款的ADA4530。

　　該款評(píng)估套件可用于評(píng)估光度計(jì)、氣相色譜儀、火焰離子化探測(cè)器及實(shí)驗(yàn)室級(jí)pH計(jì)等應(yīng)用。某客戶以其產(chǎn)品中的AD549電路板和ADA4530評(píng)估套件在相同參數(shù)下(S1336-200MOhm)接入光譜儀器進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，其實(shí)際數(shù)據(jù)采集如下圖所示。由下圖可知，ADA4530的性能要明顯優(yōu)于AD549。

　　另外，郭劍工程師特別強(qiáng)調(diào)：在火焰離子化探測(cè)器、光度計(jì)、氣相色譜儀等應(yīng)用中，屏蔽是很重要的，因此，在測(cè)試及設(shè)計(jì)中需要加入屏蔽裝置以避免外界干擾。世健國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司技術(shù)支持部高級(jí)經(jīng)理熊祥也提到：在評(píng)估測(cè)試中，ADA4530不僅偏置電流及ESD性能優(yōu)異，噪聲性能也優(yōu)于AD549。