比像素級(jí)還精細(xì)的電流水平上出現(xiàn)了這樣一款放大器

你所知道的最小電流單位是什么？毫安？微安？可能還有人能說出皮安。如果說飛安，有多少人會(huì)聽過。飛安是10的負(fù)15次方安培，相當(dāng)于皮安的一千分之一?，F(xiàn)在最火的OLED屏，每個(gè)像素點(diǎn)的電流大約是一個(gè)皮安，也就是說，一千飛安才能點(diǎn)亮一個(gè)像素點(diǎn)。

這樣精微的電流，還有器件能檢測(cè)嗎？有的，那就是ADI的最新的靜電計(jì)級(jí)運(yùn)算放大器 ADA4530-1，專為分光光度計(jì)、色譜儀、質(zhì)譜儀等精密設(shè)備打造。

經(jīng)典款的新升級(jí)

ADA4530-1的誕生，是為了替換一款已經(jīng)活躍了30年的產(chǎn)品：AD549。

AD549的最小偏置電流是60飛安，已經(jīng)是一個(gè)很優(yōu)異的表現(xiàn)了。要知道，在這類器件最經(jīng)典的應(yīng)用場景中，輸出電流最小也就是皮安級(jí)的。

AD549很優(yōu)秀，但不是完美的，它有個(gè)缺點(diǎn)，就是沒有ESD二極管。一般的放大器芯片內(nèi)部，都會(huì)在輸入和輸出端加上兩個(gè)二極管，防止ESD（靜電釋放）。但是，“AD549的偏置電流只有60飛安，如果加上了ESD二極管，就會(huì)有一個(gè)反向漏電流產(chǎn)生，降低整個(gè)芯片的偏置電流”，ADI公司線性產(chǎn)品部應(yīng)用工程師郭劍說，“這樣就導(dǎo)致AD549的ESD只有1000V，讓很多用戶感到為難。”

于是，也就有了這顆ADA4530-1。與AD549最大的不同是，它沒有采用傳統(tǒng)的J-FET工藝，而是用了數(shù)字電路經(jīng)常使用的CMOS工藝。新工藝讓ADA4530-1可以集成了大量二極管，其ESD也就提升到4000V的水平。同時(shí)，ADA4530-1內(nèi)部還增加了反沖器并采用創(chuàng)新的電路，規(guī)避了因?yàn)橐攵O管而導(dǎo)致的漏電流增加的問題。

在25－85℃度溫度區(qū)間，ADA4530-1有最大20飛安的偏置電流水平，這是業(yè)界目前的最高水平。即使到了125℃，偏置電流仍能保證最大250fA。ADI會(huì)對(duì)所有芯片進(jìn)行出廠測(cè)試，保證偏置電流指標(biāo)滿足25fA（-40℃~+85℃）和250fA（-40℃~+125℃）的標(biāo)稱值。下圖是ADA4530-1與兩款前代產(chǎn)品（包括AD459）的全面比較，可以看出其各項(xiàng)指標(biāo)都有大幅提升。

一款評(píng)估套件解決了老用戶的顧慮

優(yōu)秀的器件有著無可挑剔的表現(xiàn)，但是客戶在選用的時(shí)候依然會(huì)犯難。

“他們一是想直觀地看到器件對(duì)系統(tǒng)性能有多大的提升，二是他們將面對(duì)設(shè)計(jì)的困難，因?yàn)檫@個(gè)器件能處理如此微弱的信號(hào)，PCB布線和PCB材質(zhì)選擇，以及生產(chǎn)工藝，這些都會(huì)帶來極大的挑戰(zhàn)“，世健國際貿(mào)易（上海）有限公司技術(shù)支持部高級(jí)經(jīng)理熊祥指出了其中的要害。

世健公司是ADI公司的長期合作伙伴，深耕分析儀器市場多年，更是兼?zhèn)浜軓?qiáng)的技術(shù)研發(fā)能力。他們這次帶來了的評(píng)估套件，直指客戶的痛點(diǎn)。

這款評(píng)估套件由電流輸入轉(zhuǎn)換板、電壓輸入緩沖板、引腳轉(zhuǎn)換板和數(shù)據(jù)采集板組成，可以涵蓋光度計(jì)、氣相色譜儀、火焰離子化探測(cè)器、pH計(jì)等科學(xué)分析儀器。

“電流輸入轉(zhuǎn)換板采用了插拔式設(shè)計(jì)，可以方便客戶選用不同型號(hào)的光電池，還有不同的接口來應(yīng)對(duì)不同的場景”，熊祥從設(shè)計(jì)思路上進(jìn)行介紹，“不同的應(yīng)用場合，ADA4530所設(shè)置的電阻阻值不一樣，會(huì)從1M歐到1G歐，因此插拔式設(shè)計(jì)可以讓客戶可以非常方便靈活的更換電阻，評(píng)估不同的場景下ADA4530對(duì)微弱電流的轉(zhuǎn)換效果。”

他進(jìn)一步指出，整個(gè)評(píng)估套件的PCB保護(hù)環(huán)設(shè)計(jì)可以降低漏電流帶來的影響，電壓輸入緩沖板可以應(yīng)對(duì)高阻抗應(yīng)用的需求。

最為關(guān)鍵的一點(diǎn)，AD549是30年前的產(chǎn)品，封裝工藝以及供電電壓與ADA4530大不相同，兩者無法直接兼容，這也是很多老用戶的顧慮所在。“為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了引腳轉(zhuǎn)換板，按照AD549的管腳做了一個(gè)轉(zhuǎn)換，并且在板上供電電源進(jìn)行了兼容性改動(dòng)，這樣，用戶就可以直接在原來使用AD549的產(chǎn)品上直接評(píng)估ADA4530”，熊祥補(bǔ)充道。

為了讓客戶能方便的使用ADA4530，世健公司還專門設(shè)計(jì)了應(yīng)用軟件，可以觀察探測(cè)器所測(cè)量的數(shù)據(jù)譜圖及直方圖，計(jì)算統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的最大值、最小值、平均值和標(biāo)準(zhǔn)方差等，并且可以另存為Excel文檔進(jìn)行分析。

據(jù)熊祥介紹，一個(gè)客戶用這款評(píng)估套件，基于相同的硅光電池傳感器進(jìn)行測(cè)試，得出的標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù)：ADA4530是8.16，而AD549是23.98，從而進(jìn)一步證明了ADA4530的性能之優(yōu)越。