ZHCAEP6 November 2024 OPA928
如前所述,积分电容器可能有漏电流经过板间的寄生电阻。由于该路径具有电阻,因此漏电流与端子之间的电压差成正比。原理图显示了电容器漏电流的模型。Vcal 偏置决定了漏电流的方向,因为输入端子始终为零伏;技术上来说,由于运算放大器的输入失调电压,这应为接近零伏。根据 IB 的符号和 Vcal 的符号,有四种类型的组合。
对于正 IB,如果结电压 Vcal 为负(低于输入端子偏置),则由于电容器中的漏电流,高阻抗节点会比原始 IB 更快减少电荷。另外,如果结电压 Vcal 为正,则漏电流将抵消 IB。因此,随着 Vcal 的增加,测得的 dV/dt 会变小。
负 IB 的情况相反。如果结电压 Vcal 为正(高于输入端子偏置),由于电容器中的漏电流,高阻抗节点会比实际 IB 更快累积电荷。此外,当结电压 Vcal 为负时,漏电流将抵消 IB。因此,随着 Vcal 的减小,测得的 dV/dt 会变小。
我们可以使用在第 2 部分中确定的 250PΩ 积分电容器的电阻率,估算测得的 IB 与实际 IB 相比较的误差。
如果测得的 100pF 电容器的电压斜率为 1uV/秒,Vcal 为 1V,则 IB 的计算公式为
1 x 10-6 x 100 x 10-12 = 100aA(不带校准)
1 x 10-6 x 100 x 10-12 + 1/250 x 10-15 = 104aA(带校准)
通过将电容器上的漏电流尽可能降至最低,可以为我们提供一种更准确地确定 IB 的方法。当积分器累积电荷时,积分电容器的电压将越过零伏。我们此时可以求导并获得最小漏电流条件来确定 IB。对于正 IB,Vcal 需要从负数开始。对于负 IB,Vcal 需要从正数开始,这样电容器电压才能越过零伏。
假设电阻遵循欧姆定律,则电容器的漏电流与 Vcal 成正比。
下图为正 IB 的过零方法模型,使用了两个参数 - 随 Vcal 变化的漏电流和 IB。
下图为负 IB 过零方法模型,使用了两个参数 - 随 Vcal 变化的漏电流和 IB。
例如,Vcal 随时间测量,如下图所示。电容器电压从 -400mV 开始。随着积分的进行,电压越过零。当 Vcal 越过零伏时,曲线导数为 312aA。当电压越过零时,dV/dt x C 是可实现的最低漏电流。请注意,Vcal 是积分电容器的电压。在此条件下测量 IB 被视为积分电容器上的最低漏电流条件,过零方法。