Como são possíveis correntes de entrada tão baixas assim?

Entendo que os amplificadores operacionais têm correntes de entrada baixas; essa é uma das suas características definidoras. Mas olhando para a folha de dados do LMC6001 (divertidamente chamado de "Ultra, amplificador de corrente de entrada ultrabaixa" porque um ultra simplesmente não era suficiente), tenho que me perguntar: como os <censurados> conseguem essas correntes de entrada tão baixas‽

O LMC6001 reivindica uma corrente de polarização máxima de entrada a 25 ° C de 25 femtoamperes . Com sua tensão de deslocamento de entrada nominal de 10 mV entre os pinos, isso equivale a um resistor de 400 GΩ entre as entradas, que são dois pinos adjacentes em um pacote SOIC. E as resistências equivalentes de entrada à energia são ainda mais altas!

E então, se você olhar para os comparadores, é ainda mais impressionante. Tomemos, por exemplo, o TLV7211 , onde as resistências equivalentes de entrada a entrada e entrada de energia são da ordem de 100 TΩ, enquanto estão em um pacote SC-70 ainda menor. Como isso não é dominado por correntes de fuga através do PCB e da embalagem?

A impedância de entrada não pode ser comparada diretamente com a corrente de fuga.

$\Omega$

Eles são MOSFETs e o vazamento quase nulo é completamente normal. Lembre-se de que você pode armazenar carga por 100 anos em memória não volátil apenas com um pouco de carga em uma pequena capacitância de porta. A conquista mais impressionante é fornecer qualquer tipo de proteção de porta dentro desse requisito de vazamento. Eu suspeito que eles possam ter algum circuito de inicialização inteligente para minimizar o vazamento. Você pode procurar por patentes para ver se elas revelaram algo relevante (seria uma patente da National Semiconductor).

Existem opções para o uso de PCBs FR4, que não são perfeitas, mesmo quando perfeitamente limpas (e são facilmente contaminadas por alguns fluxos, com vazamentos relativamente grandes). Aqui está um documento que discute alguns dos problemas. Acho que Bob Pease também teve algumas dicas e truques para obter baixo vazamento. Você pode evitar uma placa de circuito impresso inteiramente para o pino de baixo vazamento e usar um espaçador de PTFE (teflon), por exemplo.

Eles obtêm correntes de entrada tão baixas pelo uso adequado de transistores CMOS. Há um grande comprometimento na velocidade. Você não encontrará amplificadores operacionais GHZ CMOS.

O layout da placa de circuito impresso DEVE incluir 2 opções no design. Os trilhos de proteção entre os pinos de entrada evitam que as correntes de vazamento dos trilhos de alimentação próximos causem compensações e ruídos nas saídas. A opção 2 significa usar o Teflon nessa parte da placa, além de distribuir tiras estreitas da placa. O pino de entrada, que pode ter um resistor de 100 megohm em sua (s) entrada (s), agora não tem contato com os traços de PCB adjacentes. Alguns postes de Teflon são usados ​​com um fio estanhado no centro, para entradas na faixa de 100M a gigaohm.

Os medidores que medem picoamp e picovolts fazem uso dessa topologia de circuito, com o Teflon sendo usado para os requisitos mais exigentes. Uma proteção contra poeira e um revestimento conforme impedem que a poeira e a umidade causem ruídos e / ou erros de compensação.