pA級電流測量所面臨的挑戰
發布時間:2020/8/16 9:41:40 訪問次數:1082
任意波形發生器在雷達、通信領域中發揮著重要作用,任意波形發生器大多使用靜態存儲器。這使得在任意波形發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復雜信號。基于動態存儲器(SDRAM)的設計能有效解決這一問題,一種簡化SDRAM控制器的設計方法。
任意波形發生器的總體方案,工作頻率、分辨率和存儲長度是任意波形發生器最關鍵的三個性能參數。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際開發的一款任意波形發生器/卡,它的工作頻率為300MHz,分辨率為14位,存儲長度為8M字,現已得到了廣泛地應用。
電路主要有兩種工作狀態:寫數據狀態和讀數據狀態。下面簡單描述其工作過程。
寫數據狀態:CPU根據所要設計的波形計算波形數據,并轉換成14位的無符號數;打開總線開關,屏蔽FIFO操作,在SDRAM控制器的配合下,將波形數據通過接口電路交替寫入SDRAM1和SDRAM2中,即SDRAM1中依次存放數據0,2,4,6...;SDRAM2中依次存放數據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
對無鉛要求的達標情況/對限制有害物質指令(RoHS)規范的達標情況 無鉛/符合限制有害物質指令(RoHS)規范要求
濕氣敏感性等級 (MSL) 1(無限)
詳細描述 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 4
電路類型 隔離
溫度系數 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,隨著電子技術的發展,以及市場對于低功耗的需求,電子設備的電流水平有往小發展的趨勢,比如手機電池待機電流(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”,測量出pA等級的電流,我們必須踏入小數點后15位(fA等級)的世界。然而,這片了無人煙的區域并不是那么好踏足,路上的荊棘羈絆是難免的,需克服重重挑戰才能成功到達終點。
要考慮的便是測量中的偏置電流問題。當輸入端開路時,理想電流計的讀數應當為零。然而,實際的電流計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部的絕緣材料的泄漏電流所引起的。
待測電流小到1pA,而構成電流計的器件之一—運算放大器的偏置電流卻達到100pA,我們還能愉快地測出待測電流大小嗎?因為信號(待測電流)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。
包括很多設計上,工藝上的細節都會對測量結果造成很大的影響。比如噪聲、電介質吸收、泄漏電流、絕緣、屏蔽、PCB材料,甚至電纜等。
(素材來源:eccn和ttic.如涉版權請聯系刪除。特別感謝)
任意波形發生器在雷達、通信領域中發揮著重要作用,任意波形發生器大多使用靜態存儲器。這使得在任意波形發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復雜信號。基于動態存儲器(SDRAM)的設計能有效解決這一問題,一種簡化SDRAM控制器的設計方法。
任意波形發生器的總體方案,工作頻率、分辨率和存儲長度是任意波形發生器最關鍵的三個性能參數。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際開發的一款任意波形發生器/卡,它的工作頻率為300MHz,分辨率為14位,存儲長度為8M字,現已得到了廣泛地應用。
電路主要有兩種工作狀態:寫數據狀態和讀數據狀態。下面簡單描述其工作過程。
寫數據狀態:CPU根據所要設計的波形計算波形數據,并轉換成14位的無符號數;打開總線開關,屏蔽FIFO操作,在SDRAM控制器的配合下,將波形數據通過接口電路交替寫入SDRAM1和SDRAM2中,即SDRAM1中依次存放數據0,2,4,6...;SDRAM2中依次存放數據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
對無鉛要求的達標情況/對限制有害物質指令(RoHS)規范的達標情況 無鉛/符合限制有害物質指令(RoHS)規范要求
濕氣敏感性等級 (MSL) 1(無限)
詳細描述 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 4
電路類型 隔離
溫度系數 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,隨著電子技術的發展,以及市場對于低功耗的需求,電子設備的電流水平有往小發展的趨勢,比如手機電池待機電流(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”,測量出pA等級的電流,我們必須踏入小數點后15位(fA等級)的世界。然而,這片了無人煙的區域并不是那么好踏足,路上的荊棘羈絆是難免的,需克服重重挑戰才能成功到達終點。
要考慮的便是測量中的偏置電流問題。當輸入端開路時,理想電流計的讀數應當為零。然而,實際的電流計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部的絕緣材料的泄漏電流所引起的。
待測電流小到1pA,而構成電流計的器件之一—運算放大器的偏置電流卻達到100pA,我們還能愉快地測出待測電流大小嗎?因為信號(待測電流)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。
包括很多設計上,工藝上的細節都會對測量結果造成很大的影響。比如噪聲、電介質吸收、泄漏電流、絕緣、屏蔽、PCB材料,甚至電纜等。
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