ADA4531 fA級靜電放大器

 

■ 靜電計放大電路

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ADA 4530是一款ADI公司出品的低偏置電流的放大電路。根據手冊數據：它的偏置電流大約在20fA左右。因此它可以用於很多高組口跨阻放大電路。

^{▲ ADA4530靜電計放大電路}

下面是在TB上購買到的基於ADA4530的放大電路模塊。在金屬屏蔽盒中就是一塊ADA4530IC芯片。其中，在輸出到返現輸入之間跨接一個10G歐姆的電阻。$R_f = 1 \times 10^{10} \Omega$。所以輸出電壓$U_O$與輸入電流$I_{IN}$之間的關係爲：

因此，輸出電壓每伏對應100pA，每mV對應100fA的電流。

^{▲ ADA4530 飛安級別的靜電計放大電路}

ADA4530-1是一款fA級 (10−15 A) 輸入偏置電流運算放大器，適合用作靜電計，同時集成了保護環緩衝器。其工作電壓範圍是4.5 V至16 V，可採用常規5 V和10 V單電源以及±2.5 V和±5 V雙電源系統供電。

該器件提供超低輸入偏置電流，並且在25°C和125°C下對輸入偏置電流進行過生產測試，以確保器件達到用戶系統的性能目標。集成式保護環緩衝器用於隔離輸入引腳以防受到印刷電路板 (PCB) 漏電流的影響，而且能減少電路板元件數，簡化系統設計。ADA4530-1採用工業標準8引腳SOIC表貼封裝，獨特的引腳排列經過優化，可防止敏感輸入引腳、電源和輸出引腳之間的信號耦合，同時簡化保護環走線的佈線。

^{▲ 輸入偏置電流與溫度之間的關係}

ADA4530-1還具有低失調電壓、低失調漂移、低電壓噪聲和電流噪聲特性，適合要求極低漏電流的應用。

爲使系統的動態範圍最大，ADA4530-1具有軌到軌輸出級，在10 kΩ負載下，其通常可驅動至供電軌的30 mV範圍內。

^{▲ ADA4530 內部結構等效電路}

 

01實驗測量

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對於一款聲音傳感器的靜電進行放大。手靠近聲音傳感器前面，可以看到經過放大之後，輸出電壓出現明顯的變化。

^{▲ 對聲音傳感器的靜電放大}

在聲音傳感器前點打火機，會引起輸出的變化。

^{▲ 在聲音傳感器前點打火機，引起輸出電壓的變化}

^{▲ 使用打火機對金屬絲進行點燃引起變化}

對 放射源煙霧傳感器 的放射源進行電荷放大。輸出電壓大約是300mV，對應大約30uA的電流。
這說在在放射源核心大約有30uA的電子輸出。

^{▲ 對放射性煙霧傳感器的核心電流進行放大}

 

※ 結論

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ADA4530是一款靜電計放大電路。通過對一些典型的電荷放電現象進行實驗，驗證了該放大模塊的功能。

特別是對於放射性煙霧傳感器核心放射源電流的檢測，令人神奇的是看到了大約30uA的電流。這個現象需要進一步與該傳感器的基本參數進行覈對。

在該放射源的標籤上給出的29.6kBQL，對應的大約是4.74fA，遠遠小於30uA的電流。這是命每一次放射事件，大約會產生10000以上的電空氣電子釋放，這樣，所產生的空氣電流就大約是30uA左右了。