向超越经典的产品致敬：世健超高精度皮安表模块EPSH-PAM2.0正式发布

在模拟世界中，弱电流信号的测量通常是工程师需要面对的棘手挑战。

随着各种仪器和仪表产品性能的不断提高以及各种新应用的出现，微弱电流的测量范围已从微安（μA）扩大到了皮安（pA），增长了整整一百万倍。

为了测量弱电流，工程师通常以跨阻方式连接运放，如图1所示。

图1跨阻放大器的理想运放的反相输入位于虚拟地，所有电流输入端的电流流过反馈电阻R f，因此输出电压Vout = R f×I d。

因此，工程师只需选择Rf为10GΩ的电阻器，能否将1pA的电流信号转换为10mV的电压信号？答案是不。

工程师将面临许多挑战：运算放大器本身产生的偏置电流误差，环境温度和湿度的变化，PCB板泄漏电流，输入端子和线路噪声，电磁干扰等，所有这些都存在于精密测量中困难的问题。

选择具有超低偏置电流的放大器已成为工程师挑战系统性能的关键。

1987年，JFET放大器AD549诞生并成为经典产品，已经在精密电流测量应用中使用了30年。

在光谱仪，气相色谱仪和静电计的应用中随处可见。

它的输入偏置电流低至100-250fA（图2），并具有出色的温度漂移曲线，在当今眼中几乎是无与伦比的。

图2摘自AD549数据手册，以超越对经典的赞誉，这已成为ADI公司对技术的一种追求。

2015年底，ADA4530-1正式发布。

JFET的性能挑战是通过CMOS技术实现的。

最大失调电压为50μV，在-40°C至+ 85°C的范围内，偏置电流不超过20fA。

高温性能比AD549高数百倍。

图3摘自ADA4530-1数据手册。

图4 ADA4530-1和AD549的比较表具有出色的器件。

从系统设计的角度来看，如何利用其性能满足皮安电流测量的性能要求？针对中国工程师根据需求，与ADI合作超过30年的技术分销商Excelpoint Shijian挑战了困难。

其上海技术团队在picoamp电流测量评估套件的原始设计的基础上进行了重大改进。

2020年10月，商业化超高精度皮安表模块EPSH-PAM2.0（以下简称PAM2.0模块）正式发布。

世间技术支持部高级副总裁葛一新向我们介绍：“精心的模块设计和严格的工艺确保了PAM2.0模块的性能和质量。

RMS本底噪声为50µV（相当于5fA），可以满足大多数测量弱电流信号的用户的需求”。

图5外观和软件界面PAM2.0模块采用4层板布局和FR-4 PCB板。

工程师巧妙地采用了AD549国内经典的倒立吊柱连接方法，使FR-4板材的效果仍可与ROGERS4350板材相媲美，并大大降低了成本。

PAM2.0模块的输入端子为SMA接口。

该模块套件包括BNC至SMA高性能屏蔽线，可轻松连接各种电流输入源。

该模块使用双金属屏蔽，以减少各种噪声和干扰。

在设计和生产过程中，工程师对来自不同供应商的10GΩ电阻器进行了全面的评估测试，并选择了性能卓越的电阻器以确保模块的性能。

PAM2.0模块简化了电源设计，并使用LTC3260双路低噪声LDO为ADA4530-1供电。

在选择次级信号放大时，客户可以使用ADA4522-1和ADG1608的组合进行硬件电路放大，或者使用AD7124-4片上PGA软件进行程序控制的放大，从而灵活地比较放大器的性能和成本。

两种方法。

ADC选择了最新的AD7124-4，该产品具有24位19.2KSPS的最高输出数据速率，并提供三种功耗模式（低/中/全性能），因此客户在设计便携式产品时无需更改硬件测量应用。

如果客户需要更高采样率的ADC，他们还可以从TP2端与各种ADC评估板接口。

精心设计的LABVIEW GUI提供功能，例如模块配置，实时波形显示，直方图和统计分析，以及将测试数据导出到Excel文件。