运算放大器的保护环设计.doc

关于运放保护环关于运放保护环在弱信号放大的情况下，尤其是对弱电流放大的情况下，有可能需要在运放的输入端 加一个保护环（guard ring，或称屏蔽环)，目的是抑制漏电流对运放输入端造成影响先说漏电流的形成所谓漏电流，也是电流，它的形成也不外乎电压和电阻，这里的 电压是比较复杂，包括运放供电的电压，也包括信号的电压和外界干扰的电压这里的电 阻是漏电阻，是指两个网络节点在理想情况下应该是无穷大的实际电阻，漏电阻可能在几 百兆或上百 G 欧姆范围影响漏电阻的因素有 PCB 的材料、劣质的 PCB 走线层及 PCB 的污 染，PCB 的污染包括电路板表层的油污、空气潮湿、助焊剂和电路板清洗剂等，这些物质 的存在会形成漏电流路径比如说，5V 的供电电源处于输入引脚处之间的电压是 5V，由于 电路板污染的存在，它们之间的漏电阻为 100G 欧，那么形成的漏电阻就是 50pA，这个数 值可能比高精度运放的偏置电流大几十倍，这就是为什么要抑制漏电流的原因对于直流 来说，影响可能还能校正过来，但外界的干扰或被测信号的影响来说，那可能是致命的， 无法校正的漏电流的抑制方法这个方法就是加保护环，保护环的添加有几个注意点及其原因：一是保护环与被保护对象的电位要相等或接近，目的是减小压差，在保护环内电位基 本相等，从而减小漏电流，这是针对环内来说的。

二是保护环要接到尽量低的阻抗点上，即被低阻抗的源所驱动这一点是针对环外来 说的，如果外界对保护环有漏电流，那么电流通过低阻抗源可以更容易导走，而不至于过 多地影响环的电位如下图所示，它是 AD 公司推荐的两种接法，前者是反相放大形式的接 法，由于同相端接地，它的阻抗是 0，所以保护环绕反相端保护，而接到同相端；后者是 同相放大形式的接法，同相端的阻抗是很大的，所以相比之下，把保护环保护同相端而接 到反相端更好后面的图是保护环的画法下面的图是 LT 公司的接法，我觉得用这种跨电阻的方式来留出保护环空间的方法挺不错的， 但还没想到充分的理由三是要尽量把被保护对象包起来，包括上下左右各个方向，建议用多层板有人说， 芯片引脚下面有没有必要也铺一层铜，连到保护环上？我个人觉得如果有条件还是要尽量 这样做因为，垂直运放引脚的焊盘方向，它的面积最大，从下面（顶层下面的中间层） 过来的信号会更容易通过电路板材料（如 X4R 等介质材料）像焊盘注入漏电流当然，中 间层不存在污染问题，如果相比顶层的污染来说，这些微不足道，那也可以不加，毕竟多 层板会增加成本。