低泄漏值的飛安級低電流電路設(shè)計

本文的第一部分定義并描述了低電流技術(shù)的設(shè)計方法，解釋了在設(shè)計這些電路過程中所遇到的問題，并且闡述了屏蔽方法和保護環(huán)方法的應(yīng)用方案。

低電流設(shè)計技術(shù)

a. 把元器件懸浮排列

對于關(guān)鍵的微型放大器電路來說，通常需要用到一些“非傳統(tǒng)”的結(jié)構(gòu)技術(shù)來使這些放大器正常工作。

經(jīng)典的低電流技術(shù)是一種“懸浮在空中”的連線技術(shù)，具體來說，就是在關(guān)鍵通路或電路節(jié)點上的元器件走向在板級系統(tǒng)上方互連。這些元器件的排布和路徑與板級系統(tǒng)互不接觸，從而有效消除了PCB板的影響。

聚四氟乙烯材料的終端可以用來支持大型元器件或者密集排列的節(jié)點。這些元器件的下方區(qū)域通常被設(shè)計成一整塊裸露的保護平面。

圖1:懸浮在空中的連線

這種技術(shù)會給設(shè)計帶來最低的泄漏電流、最小的雜散電容和最優(yōu)的整體低電流性能，但是這種技術(shù)需要手動排列元器件，而這卻是在大規(guī)模生產(chǎn)和有限空間排布中難以實現(xiàn)的。

b. 利用雙通道中的第二個通道

這里有一個小技巧：當(dāng)你在設(shè)計一個非反相架構(gòu)的電路時，利用雙通道中的第二個（“B”）通道作為主放大器。

圖二：標(biāo)準(zhǔn)的雙通道運算放大器端口引出示意圖

在標(biāo)準(zhǔn)的雙通道端口引出結(jié)構(gòu)中，第二個（“B”）非反相的輸入端與負電源電壓端口離得較遠，也就是說，與反相端口隔離得較遠。這樣的話，輸入端恰好在封裝的邊角上從而非常易于與源端相連。此外，在V-和“B”非反相端處也能留出保護環(huán)通路的空間。這樣的話，“A”通道上的放大器可以用來作為保護環(huán)驅(qū)動電路。

單端口引出面臨著與“A”通道存在的同樣問題，也就是說，非反相輸入端與電源電壓距離較近。除了少數(shù)需要用到單端結(jié)構(gòu)的情況外，如果單端和雙端同時出現(xiàn)在一個具有八端口引出的封裝中，采用上述雙通道的方案將會更加有優(yōu)勢。

c.小封裝并不一定那么好

圖3:小封裝的比較

較小管腳間距的封裝意味著更大的泄漏電流。這主要有兩個原因，一是因為緊密的管腳排布，二是由于更加緊貼著電源電壓和其他端口。雖然單位面積的板級電阻率是一定的，但是將焊盤排布得更近會減小距離從而降低電阻率。

此外，更加緊密的管腳排布更容易受到沾污，而且對于這么緊密的管腳距離來說，是很難有效進行清潔的。正如我們所看到的，如果間距并不是首要考慮因素的話，SOIC-8封裝很少會比MSOP-8封裝更有優(yōu)勢。在這點上，原先的DIP封裝仍然是最佳的封裝形式。基于同樣的原因，單管腿的SOT-23比單管腿的SC-70更受歡迎。

設(shè)計和版圖的建議

這里提供一些通用的建議，供你設(shè)計時參考借鑒。

保護環(huán)應(yīng)該圍繞所有輸入端口，在內(nèi)層和底層上同樣要對PCB板采取保護措施。由于輸出端具有低阻抗，因此它不需要進行保護，但是輸出端應(yīng)該與輸入端有效隔離。

在保護環(huán)的距離以及輸入阻抗之間需要作一個折衷。如果保護環(huán)和輸入通道之間的距離較大的話，將會降低輸入阻抗。

將輸入表面積最小化，從而可以降低雜散電容和離子沖擊的影響。相對于微型放大器的信號幅度來說，電流與電阻的乘積帶來的電壓降可以被忽略，而且工作速度一般來說又比較低，因此，可以通過盡可能減小布線寬度的方法來減小雜散效應(yīng)。

需要將所有松散布局的走線排布得更加緊密些。敏感的高阻抗電路通?？梢浴翱吹健弊呔€漂移的影響（ΔC）。在保護環(huán)的區(qū)域內(nèi)，跳線或者互連線應(yīng)該設(shè)計得更加裸露（最好是鍍錫的實心銅材料）。

對于去除焊錫層的PCB板來說，最好用密閉的保護環(huán)或掩蔽層包圍起來，以減小水分和灰塵顆粒的影響。

如果需要的話，在導(dǎo)體的周圍盡可能多地采用聚四氟乙烯和其他絕緣材料。同時，將其余區(qū)域保護起來。對于高壓應(yīng)用來說，請注意互相之間的距離。

請注意板上用到的塑料和膠帶。請使用可抗ESD的導(dǎo)電膠。

陶瓷電容會受到壓電效應(yīng)和機械振動的影響，這時產(chǎn)生的噪聲會引起電容的電荷饋通。在輸入端、集成端、反饋端和偏置網(wǎng)絡(luò)中使用陶瓷電容要格外小心。

整個包裝應(yīng)該被完全封閉，易潮的情況下，要使用干燥劑。這些干燥劑應(yīng)該像通常的維護服務(wù)一樣，方便被用戶或者實驗人員更換。

盡量避免板子被彎曲或受到應(yīng)力影響。在多層板之間采用點支撐或面支撐的方法，請不要引入外部用戶控件或板級連接器。

正如在本文開頭所提到的，在微型放大器領(lǐng)域，與“傳統(tǒng)”電路相比，設(shè)計一個成功的電路要求采用不同的設(shè)計方法。如果大家能夠遵照上述一些簡單建議的話，各位一定能達到一次成功的高設(shè)計水平。