Bagaimana arus input op-amp yang rendah dapat terjadi?

Saya mengerti bahwa op-amp memiliki arus input yang rendah; itulah salah satu ciri khas mereka. Tetapi melihat datasheet untuk LMC6001 (yang secara mengejutkan disebut sebagai "Penguat Arus Input Ultra-Ultra-Rendah" karena satu ultra tidak cukup), saya harus bertanya-tanya: bagaimana <censored> mereka mendapatkan arus input rendah‽

LMC6001 mengklaim arus input bias maksimum pada 25 ° C dari 25 femtoamperes . Dengan tegangan offset input input 10mV di antara pin, itu setara dengan resistor 400 GΩ di antara input, yang merupakan dua pin yang berdekatan pada paket SOIC. Dan resistensi input-to-power yang setara bahkan lebih tinggi!

Dan kemudian jika Anda melihat pembanding, itu bahkan lebih mengesankan. Ambil contoh TLV7211 , di mana resistensi input-ke-input dan input-ke-daya setara berada di urutan 100 TΩ, sementara berada dalam paket SC-70 yang lebih kecil. Bagaimana ini tidak didominasi oleh kebocoran arus melalui PCB dan pengemasan?

Impedansi input tidak dapat dibandingkan secara langsung dengan arus bocor.

$\Omega$

Mereka MOSFET dan hampir tidak ada kebocoran gerbang sepenuhnya normal. Ingatlah bahwa Anda dapat menyimpan muatan selama 100 tahun dalam memori tidak mudah menguap hanya dengan sedikit muatan pada kapasitansi gerbang yang kecil. Prestasi yang lebih mengesankan adalah menyediakan segala jenis perlindungan gerbang dalam persyaratan kebocoran tersebut. Saya menduga mereka mungkin memiliki beberapa rangkaian bootstrap yang pintar untuk meminimalkan kebocoran. Anda dapat mencari paten untuk melihat apakah mereka telah mengungkapkan sesuatu yang relevan (itu akan menjadi paten Semikonduktor Nasional).

Ada pilihan untuk menggunakan FR4 PCB, yang tidak sempurna bahkan ketika sangat bersih (dan mudah terkontaminasi oleh beberapa fluks untuk memiliki kebocoran yang relatif besar). Berikut ini adalah dokumen yang membahas beberapa masalah. Saya pikir Bob Pease juga memiliki beberapa tips dan trik bagus untuk mencapai kebocoran rendah. Anda dapat menghindari PCB sepenuhnya untuk pin kebocoran rendah dan menggunakan kebuntuan PTFE (teflon), misalnya.

Mereka mendapatkan arus input rendah seperti itu dengan menggunakan transistor CMOS yang tepat. Ada kompromi utama dalam kecepatan. Anda tidak akan menemukan op-amp GHZ CMOS.

Tata letak PCB HARUS menyertakan 2 opsi dalam desain. Rel pelindung di antara pin input mencegah arus bocor dari rel pasokan terdekat menyebabkan offset dan kebisingan di output. Opsi 2 berarti menggunakan Teflon di bagian papan itu, bersama dengan merutekan potongan-potongan papan yang sempit. Pin input, yang mungkin memiliki resistor 100 megohm pada inputnya, sekarang tidak memiliki kontak dengan jejak PCB yang berdekatan sama sekali. Beberapa pos Teflon digunakan dengan kawat kaleng di tengah, untuk input dalam rentang 100M ke gigaohm.

Meter yang mengukur picoamps dan picovolt menggunakan topologi sirkuit seperti itu, dengan Teflon digunakan untuk persyaratan yang paling menuntut. Pelindung debu dan pelapis konformal terpisah mencegah debu dan kelembaban dari menyebabkan kebisingan dan / atau kesalahan offset.