[参考译文] LMP7721：跨阻放大器-关于布局、保护和覆铜的问题

大家好、Zach、非常感谢您快速、非常详细的回答！ 非常感谢！ 我还想强调一下新的 OPA928。  

请在下方查看我的回答。  

1.)  使用一个单点将+IN 输入连接到防护装置、将整个东西连接到接地平面。

使防护迹线尽可能更粗。 但是、我担心防护迹线离焊盘太近。 这可能是我方面的基本误解、但如果太接近电容耦合、可能会有较小程度的电容耦合吗？

我去了单点连接作为一种"星形地"的方法,在这里我再次不确定。 在接地平面上添加了第二个过孔、彼此相邻、作为折衷方案。 我会毫不犹豫地将防护装置、在本例中为敏感输入、连接到接地平面的几个点。 如果这些点碰巧处于稍微不同的电势、这会导致接地回路吗？ 我想补充一点、即应用是低频应用。 我在音频应用论坛上看到过很多关于低频接地层的有效性和适合性的讨论。 例如：

"当频率非常低、导致返回电流无法跟随接地平面中的信号电流时(因为该平面比趋肤深度更薄)、 与依赖于接地平面相比、通过使用差分迹线强制返回电流跟随信号电流更为有效。 实际上、由接地平面辐射的磁场可能会更大、因为信号电流和返回电流走不同的路径并形成一个环路。

所以我看到音频电路的接地层用途与皮肤深度远高于平面厚度的射频不同。 如果我们想将接地平面整合到音频电路中、我们需要确保返回电流跟随信号电流、即使在接地平面无效的频率下也是如此(即一切都低于至少5kHz)。"
https://www.diyaudio.com/community/threads/audio-pcb-layout-techniques.235384/page-6

2.)  其他预防措施是消除所有层上敏感区域下方的覆铜(这是一个4层电路板)
第2层和第4层(底部)中的覆铜额定为接地电势。 实际上、我有一个早期版本的电路板、敏感区域下有内部和底部覆铜、连接到防护装置、完全出于您提供的相同原因。 那个板不能用、但是、我不确定是不是因为这个原因。 同样、如果我将铜留在下方、那么可能会发生到接地平面的电容耦合。 还担心电路板中其他电路的其他电流返回值可能会从我的敏感区域下方经过并以非常低的电平耦合到输入中、但会因设计的低电流而产生影响。 不确定这是否合理。 该板是由具有不同光管的旧板重制而成的。 这种方法可以正常工作、它只有两层、并且在关键区域没有覆铜。 我认为最安全的方法是尽量靠近原始设计。  

3.) 并移除两侧关键区域上的阻焊层。

显示了底部添加了防护迹线和焊层移除(粉色)。  

4.)  对于阴极引脚、我移除了镀层、只是将焊盘留在顶部、并将其焊接的位置。

关于机械稳定性、大多数未使用的引脚将完全焊接。 我将镀层和焊盘放回防护板之外的引脚9。  
我从三个引脚上完全移除了镀层和焊盘、仅保留顶部焊盘、阴极引脚上没有镀层、并保留了8个引脚完全连接、7个未使用、阳极连接。 就足够了。  

5.)  对于阳极引脚、我确实需要在次级上输出信号、因此我保留了镀层以及顶部和底部焊盘。  

是的、它连接到偏置电压。 已将其从板两侧的防护装置中移出。  

大家好、Zach、再次感谢您的深入支持和分享您的专业知识、非常感谢您的参与！

1.) 我担心防护迹线离焊盘太近。 这可能是我方面的基本误解、但如果太接近电容耦合、可能会有较小程度的电容耦合吗？

"如果您担心电容耦合、可以将其扩展到40mil。"  
尝试在防护迹线厚度与输入接近程度之间进行折衷：  

2)和3) 3D 保护

"如果您无法控制电路中其他位置的返回路径、则可以将防护装置连接到单点、但是您将无法从额外通孔提供的三维保护中受益。 内部布线或过孔(例如阳极偏置)上的任何电压都可能产生对角线流经 PCB 进入信号布线的漏电流。

说实话、我之前的版本有其他问题、因此我没有进行非常深入的故障排除、太多混杂变量。  
因此、此版本的方法是更靠近带有过时光电二极管的原始2层设计、尽可能将关键区域限制在顶层、就像在电路板表面上方布线一样。 所以我将内层的所有东西都移除了、移除了可能产生干扰的过孔。 这样、可以最大限度地减少潜在的泄漏源。 现在、我已将阳极引脚从防护罩中移出、我移除了镀层和底层焊盘、并在顶层布线、这样防护罩可以有效、只需在远离临界区域的位置放置一个过孔。 请参阅以下内容：

4.)  显示了底部添加了防护迹线和焊层移除(粉色)。  

"此过孔(用红色圆圈标出)连接到了什么？ 这是高阻抗节点吗？ 这个节点是否也在顶部受到保护？"

此设计将信号调制到较低的频率、使用光电二极管作为混频器、并将阳极上的信号与发送器 LED 频率进行混合。 您提到的过孔是可变电容器的穿孔引脚、用于任何可能使放大器饱和的交流偏置。 一些类似如下所示的内容。  

我不确定之前的设计人员是怎么做的、可变电容器引脚即使在连接到输入的情况下也位于防护罩之外。 之所以将其放置得这么远、是因为需要手动调节电容器。 您在长迹线末端看到的电阻器是一个用于将信号置于防护装置内的零欧姆跳线。



现在、我认为电容器引脚和走线应全部位于防护装置内部、包括顶部和底部。 你同意吗？

"此外、此过孔(以蓝色圆圈显示)连接到了什么？  这是高阻抗节点吗？ 不在底层上提供防护。 "

 LMP7721配置为具有另一个运算放大器的复合放大器、如下面的 LTspice 电路原理图所示。 不包含旁路或反馈电容器。 您圈出的过孔将5G 电阻器的右侧连接到复合输出。 第二个运算放大器位于安防范围之外。 所以我认为您建议的保护(穿过5G 射频电阻器的中间)适用于这种情况、对吧？

您好、Alan！

没问题。 我很乐意为 femtoampere 级的设计提供支持、尤其是这样一个有趣的设计！

我还有几个  有关您的设计的说明、如下所示。

1.)  现在、我认为电容器引脚和走线应全部位于防护装置内部、包括顶部和底部。 你同意吗？

是的、这是正确的。  直接连接到反相输入的任何节点(高阻抗节点)必须位于安防区域内。 我建议将防护装置扩展到中间层、因为电容器引脚通过过孔进入。 我相信您不打算像对待二极管的阴极引脚那样去除镀层/底部焊盘？

2.)  所以我将内层的所有东西都移除了、移除了可能产生干扰的过孔。 这样、可以最大限度地减少潜在的泄漏源。 现在、我已将阳极引脚从防护罩中移出、我移除了镀层和底层焊盘、并在顶层布线、这样防护罩可以有效、只需在远离临界区域的位置放置一个过孔。

我建议 在您的防护装置上添加一些过孔栅栏、尤其是在您的高阻抗通孔周围。 这样可将防护结构扩展到内部电路板层、并防止泄漏电流在穿过电路板材料的对角线路径中进入敏感节点。

您也可以添加过孔防护装置来防止 出现其他节点电压的过孔( 例如输入电源过孔)造成的泄漏。 在没有防护过孔栅栏的情况下、内层上的电源电压将有一条对角线路径从可变电容器流入长敏感走线。 下图是快速粗略估算、当然您需要适当调整过孔与焊盘的间距。

3.)  LMP7721被配置为具有另一个运算放大器的复合放大器...您圈出的过孔将5G 电阻器的右侧连接到复合输出。 第二个运算放大器位于安防范围之外。 所以我认为您建议的保护(穿过5G 射频电阻器的中间)适用于这种情况、对吧？

感谢您提供原理图、这对您有很大帮助。 完全正确。 5G 电阻器的输入侧  高 阻抗(连接到 IN-)、而5G 电阻器的输出侧为  低电平  因为它直接连接到复合放大器的输出。 防护装置应直接穿过5G 电阻器的中心、以便保护高阻抗输入节点免受低阻抗输出节点的影响。 否则、 您的复合放大器的~15V 最大输出具有一个不受保护的路径、可将电流泄漏回输入节点。

请参阅 OPA928数据表中的示例：

4.)

我发现您正在使用复合 放大器解决方案将输出摆幅提高到+/-15V、同时 保持 LMP7721的飞安级输入性能。 OPA928专为此目的而设计、因为它在36V 器件中提供了毫微微安级性能。 通过使用单个器件而不是所示的复合解决方案、您将能够极大地简化设计和布局。 仅供参考、OPA928数据表的初始版本显示为16V、但该版本将在器件完全发布后进行更新以显示36V。  

您还可以利用 OPA928的集成保护缓冲器将您的保护迹线驱动至0V。 这将使您能够增加保护区域并添加适当的屏蔽过孔和3D 保护方案、而不会  在接地平面中引入不必要的电流返回路径。 OPA928防护引脚(GRD)跟随同相输入端的电压并提供一个低阻抗路径、以便将漏电流与敏感节点分流。

如果您有兴趣寻求此解决方案、请告诉我、我可以与我们的现场支持团队联系。 他们将能够为您提供样片甚至评估模块。

此致、

扎赫

您好、Alan！

听起来不错、我现在要继续、关闭这个主题。 如果您需要有关设计的进一步支持、请随时联系。

此致、

扎赫