[参考译文] LMP7721：基于 LMP7721/LMP7715 且适用于 pH 和 ORP 传感器的 AFE：防护环、电源架构和 BNC 防护信号问题

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Other Parts Discussed in Thread: LMP7721, LMP7715, LMP91200

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https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1646049/lmp7721-lmp7721-lmp7715-based-afe-for-ph-and-orp-sensors-guard-ring-supply-architecture-and-bnc-guard-signal-questions

器件型号： LMP7721
Thread 中讨论的其他器件： LMP7715、 LMP91200

大家好：

我正在使用 Texas Instruments 的元件为 pH 和 ORP 电化学传感器开发一款双通道模拟前端 (AFE)。 pH 电极的预期输出信号范围为±414mV、ORP 电极的预期输出信号范围为±1500mV。我的设计以 LMP7721MAEVALMF_NOPB 评估模块为参考、选用的有源器件为 LMP7721MA/NOPB（用于高阻抗 pH 前端的毫微微安输入偏置电流运算放大器）和 LMP7715MFX/NOPB。我附加了原理图和 PCB 布局以进行检查、并问以下问题：

** 1. 防护环：范围和阻焊层间隙**

在参考 EVM 中、使用以与 LMP7721 的同相输入相同电位驱动的防护环来减少 PCB 表面的漏电流。我想澄清一下：

防护环的建议范围是多少？它是否应该仅环绕运算放大器输入引脚和反馈网络、或者还应该包含一直到传感器连接器的完整信号路径？

哪些覆铜区域和布线必须去除阻焊层（即裸露的覆铜）以更大限度地减小表面泄漏电流、哪些区域应保持阻焊层覆盖？仅在高阻抗节点周围打开掩模是否足够、或者保护布线本身也应该是无掩模的？

ENIG（无电镍浸金）是裸露铜区域的推荐表面处理吗？如果是、在这种情况下、它优于 HASL 或 OSP 等其他表面处理、特别是在未屏蔽的高阻抗节点上的表面泄漏和长期氧化方面？

** 2. 电源架构和信号链兼容性**

LMP7721MAEVALMF_NOPB EVM 为运算放大器使用双（双极）电源 (V+和 V)。在我的设计中、AFE 的输出馈送差分输入 ADC、而不是单端 ADC。

考虑到传感器信号相对于基准电极本身就是单端信号、差分 ADC 拓扑是否适用于此应用？或者、是否建议在 ADC 之前使用单端到差分转换级？

考虑到±414mV (pH) 和±1500mV (ORP) 的信号范围、LMP7721 和 LMP7715 输出级的动态范围以及 ADC 输入范围是否足以覆盖这些电平而无需削波、尤其是在使用单电源或低电压双电源时？

为了在两个信号范围内保持线性运行、同时将共模输入和输出保持在 LMP7721 的指定余量范围内、您建议使用哪种双电源电压（例如±2.5V、±3.3V）？

** 3. BNC 连接器：引脚 2**上的防护信号

我知道、三轴连接器是高阻抗电化学测量的行业标准选择、因为从动屏蔽（内部同轴电缆）直接在电缆级别提供保护。但是、由于项目特定的机械和成本限制、我需要使用标准 BNC 连接器。