pA級電流測量所面臨的挑戰(zhàn)
發(fā)布時間:2020/8/16 9:41:40 訪問次數(shù):1104
任意波形發(fā)生器在雷達(dá)、通信領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用,任意波形發(fā)生器大多使用靜態(tài)存儲器。這使得在任意波形發(fā)生器工作頻率不斷提高的情況下,波形的存儲深度很難做得很大,從而不能精確地表達(dá)復(fù)雜信號。基于動態(tài)存儲器(SDRAM)的設(shè)計(jì)能有效解決這一問題,一種簡化SDRAM控制器的設(shè)計(jì)方法。
任意波形發(fā)生器的總體方案,工作頻率、分辨率和存儲長度是任意波形發(fā)生器最關(guān)鍵的三個性能參數(shù)。高的工作頻率意味著高的輸出信號頻率和帶寬,高的分辨率通常意味著高的信噪比,而存儲長度決定了信號的精確程度。下面介紹的方案是實(shí)際開發(fā)的一款任意波形發(fā)生器/卡,它的工作頻率為300MHz,分辨率為14位,存儲長度為8M字,現(xiàn)已得到了廣泛地應(yīng)用。
電路主要有兩種工作狀態(tài):寫數(shù)據(jù)狀態(tài)和讀數(shù)據(jù)狀態(tài)。下面簡單描述其工作過程。
寫數(shù)據(jù)狀態(tài):CPU根據(jù)所要設(shè)計(jì)的波形計(jì)算波形數(shù)據(jù),并轉(zhuǎn)換成14位的無符號數(shù);打開總線開關(guān),屏蔽FIFO操作,在SDRAM控制器的配合下,將波形數(shù)據(jù)通過接口電路交替寫入SDRAM1和SDRAM2中,即SDRAM1中依次存放數(shù)據(jù)0,2,4,6...;SDRAM2中依次存放數(shù)據(jù)1,3,5,7...。
制造商
Samsung Electro-Mechanics
制造商零件編號
CL31B104KACNBNC
描述
CAP ARRAY 0.1UF 25V X7R 1206
對無鉛要求的達(dá)標(biāo)情況/對限制有害物質(zhì)指令(RoHS)規(guī)范的達(dá)標(biāo)情況 無鉛/符合限制有害物質(zhì)指令(RoHS)規(guī)范要求
濕氣敏感性等級 (MSL) 1(無限)
詳細(xì)描述 0.1μF-隔離-Capacitor-pval-2081-Array-pval-2079-X7R-1206(3216-公制)
電容 0.1μF
容差 ±10%
電壓 - 額定 25V
介電材料 陶瓷
電容器數(shù) 4
電路類型 隔離
溫度系數(shù) X7R
等級 -
安裝類型 表面貼裝
封裝/外殼 1206(3216 公制)
大小/尺寸 0.126" 長 x 0.063" 寬(3.20mm x 1.60mm)
高度 - 安裝(最大值) 0.039"(1.00mm)
從毫安到微安再到皮安,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,以及市場對于低功耗的需求,電子設(shè)備的電流水平有往小發(fā)展的趨勢,比如手機(jī)電池待機(jī)電流(10−3 A)、光電二極管暗電流(10−12 A)、OLED的像素電流(10−12 A)等。而如何精確測量出微弱電流,則成了一道避不開的難題。為穿過這片“無人區(qū)”,測量出pA等級的電流,我們必須踏入小數(shù)點(diǎn)后15位(fA等級)的世界。然而,這片了無人煙的區(qū)域并不是那么好踏足,路上的荊棘羈絆是難免的,需克服重重挑戰(zhàn)才能成功到達(dá)終點(diǎn)。
要考慮的便是測量中的偏置電流問題。當(dāng)輸入端開路時,理想電流計(jì)的讀數(shù)應(yīng)當(dāng)為零。然而,實(shí)際的電流計(jì)在輸入端開路時有一些小的電流。這些電流是由有源器件的偏置電流以及流過儀器內(nèi)部的絕緣材料的泄漏電流所引起的。
待測電流小到1pA,而構(gòu)成電流計(jì)的器件之一—運(yùn)算放大器的偏置電流卻達(dá)到100pA,我們還能愉快地測出待測電流大小嗎?因?yàn)樾盘枺ù郎y電流)已被誤差電流(偏置電流)掩蓋,除非我們能將偏置電流控制在fA水平。
包括很多設(shè)計(jì)上,工藝上的細(xì)節(jié)都會對測量結(jié)果造成很大的影響。比如噪聲、電介質(zhì)吸收、泄漏電流、絕緣、屏蔽、PCB材料,甚至電纜等。
(素材來源:eccn和ttic.如涉版權(quán)請聯(lián)系刪除。特別感謝)
任意波形發(fā)生器在雷達(dá)、通信領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用,任意波形發(fā)生器大多使用靜態(tài)存儲器。這使得在任意波形發(fā)生器工作頻率不斷提高的情況下,波形的存儲深度很難做得很大,從而不能精確地表達(dá)復(fù)雜信號。基于動態(tài)存儲器(SDRAM)的設(shè)計(jì)能有效解決這一問題,一種簡化SDRAM控制器的設(shè)計(jì)方法。
任意波形發(fā)生器的總體方案,工作頻率、分辨率和存儲長度是任意波形發(fā)生器最關(guān)鍵的三個性能參數(shù)。高的工作頻率意味著高的輸出信號頻率和帶寬,高的分辨率通常意味著高的信噪比,而存儲長度決定了信號的精確程度。下面介紹的方案是實(shí)際開發(fā)的一款任意波形發(fā)生器/卡,它的工作頻率為300MHz,分辨率為14位,存儲長度為8M字,現(xiàn)已得到了廣泛地應(yīng)用。
電路主要有兩種工作狀態(tài):寫數(shù)據(jù)狀態(tài)和讀數(shù)據(jù)狀態(tài)。下面簡單描述其工作過程。
寫數(shù)據(jù)狀態(tài):CPU根據(jù)所要設(shè)計(jì)的波形計(jì)算波形數(shù)據(jù),并轉(zhuǎn)換成14位的無符號數(shù);打開總線開關(guān),屏蔽FIFO操作,在SDRAM控制器的配合下,將波形數(shù)據(jù)通過接口電路交替寫入SDRAM1和SDRAM2中,即SDRAM1中依次存放數(shù)據(jù)0,2,4,6...;SDRAM2中依次存放數(shù)據(jù)1,3,5,7...。
制造商
Samsung Electro-Mechanics
制造商零件編號
CL31B104KACNBNC
描述
CAP ARRAY 0.1UF 25V X7R 1206
對無鉛要求的達(dá)標(biāo)情況/對限制有害物質(zhì)指令(RoHS)規(guī)范的達(dá)標(biāo)情況 無鉛/符合限制有害物質(zhì)指令(RoHS)規(guī)范要求
濕氣敏感性等級 (MSL) 1(無限)
詳細(xì)描述 0.1μF-隔離-Capacitor-pval-2081-Array-pval-2079-X7R-1206(3216-公制)
電容 0.1μF
容差 ±10%
電壓 - 額定 25V
介電材料 陶瓷
電容器數(shù) 4
電路類型 隔離
溫度系數(shù) X7R
等級 -
安裝類型 表面貼裝
封裝/外殼 1206(3216 公制)
大小/尺寸 0.126" 長 x 0.063" 寬(3.20mm x 1.60mm)
高度 - 安裝(最大值) 0.039"(1.00mm)
從毫安到微安再到皮安,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,以及市場對于低功耗的需求,電子設(shè)備的電流水平有往小發(fā)展的趨勢,比如手機(jī)電池待機(jī)電流(10−3 A)、光電二極管暗電流(10−12 A)、OLED的像素電流(10−12 A)等。而如何精確測量出微弱電流,則成了一道避不開的難題。為穿過這片“無人區(qū)”,測量出pA等級的電流,我們必須踏入小數(shù)點(diǎn)后15位(fA等級)的世界。然而,這片了無人煙的區(qū)域并不是那么好踏足,路上的荊棘羈絆是難免的,需克服重重挑戰(zhàn)才能成功到達(dá)終點(diǎn)。
要考慮的便是測量中的偏置電流問題。當(dāng)輸入端開路時,理想電流計(jì)的讀數(shù)應(yīng)當(dāng)為零。然而,實(shí)際的電流計(jì)在輸入端開路時有一些小的電流。這些電流是由有源器件的偏置電流以及流過儀器內(nèi)部的絕緣材料的泄漏電流所引起的。
待測電流小到1pA,而構(gòu)成電流計(jì)的器件之一—運(yùn)算放大器的偏置電流卻達(dá)到100pA,我們還能愉快地測出待測電流大小嗎?因?yàn)樾盘枺ù郎y電流)已被誤差電流(偏置電流)掩蓋,除非我們能將偏置電流控制在fA水平。
包括很多設(shè)計(jì)上,工藝上的細(xì)節(jié)都會對測量結(jié)果造成很大的影響。比如噪聲、電介質(zhì)吸收、泄漏電流、絕緣、屏蔽、PCB材料,甚至電纜等。
(素材來源:eccn和ttic.如涉版權(quán)請聯(lián)系刪除。特別感謝)
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