Texas Instruments OPA928EVM评估模块是一款四层PCB,采用Rogers 4350B和FR-4混合堆叠。该EVM基于OPA928 36V毫微微安级、输入偏置电流运算放大器,优化用于极低电流和高阻抗应用。
数据手册:*附件:Texas Instruments OPA928EVM评估模块数据手册.pdf
OPA928EVM的内部保护ESD结构和独特的封装引脚分配将输入与输出和电源引脚隔离。内部保护缓冲器可通过保护引脚访问,将保护结构扩展到输入迹线和反馈元件。
TI OPA928EVM采用先进的防护和屏蔽技术,保持毫微微安级PCB布局性能。高阻抗 (Hi-Z) 缓冲器和跨阻抗放大器配置用于评估常见应用电路中的OPA928。这些配置分为电路板上的两个独立电路。默认情况下,0Ω电阻器Rgnd安装在电路板底部,连接两个电路的模拟接地。
两个OPA928放大器(U1和U2)位于EVM底部,封装在接地射频屏蔽中,以保护它们免受污染、噪声和电磁干扰 (EMI)。OPA928EVM的顶部设有各种引脚插座、跳线和其他元件,易于配置,同时限制了敏感节点上可能出现的性能退化污染。
PCB布局
OPA928EVM评估模块全面技术解析与应用指南
一、产品概述
Texas Instruments OPA928EVM评估模块是专为评估OPA928飞安级输入偏置电流运算放大器性能而设计的开发平台。该模块采用四层PCB混合堆叠结构(Rogers 4350B+FR-4),集成了高阻抗缓冲器和跨阻放大器(TIA)两种典型应用电路,可精确评估OPA928在飞安级电流检测应用中的关键性能。
?核心特性?:
- 双电路配置:独立的高阻抗(Hi-Z)缓冲器与跨阻放大器(TIA)电路
- 三重RF屏蔽设计:底部屏蔽+顶部可拆卸屏蔽结构
- 专业防护技术:全铜防护环+三维防护结构
- 支持±2.25V至±8V双电源供电
- 集成10GΩ高值反馈电阻(TIA配置)
二、关键技术创新
1. 飞安级信号保护系统
?防护环技术?:
- 所有高阻抗输入和反馈节点周围布置铜防护环
- 内部防护缓冲器可跟踪输入共模电压变化
- 去除防护铜上的阻焊层以减少表面电荷积累
?三维屏蔽架构?:
- 底部层:敏感输入走线和反馈元件
- 第三层:位于防护铜上方的附加防护层
- 顶部层:配置电路和输出信号走线
- 三组RF屏蔽罩:Hi-Z电路1个,TIA电路2个(顶底各1)
2. 超低噪声电源设计
- 独立供电端子:J3(Hi-Z)和J8(TIA)
- 每路电源配置100nF去耦电容(C1/C2/C6/C7)
- 电源层与信号层隔离设计
- 支持±2.25V至±8V宽范围工作电压
三、电路配置详解
1. 高阻抗缓冲器电路
?核心元件?:
?工作模式?:
?典型应用?:
- 高阻抗传感器前端
- 静电计放大器
- pH值测量电路
2. 跨阻放大器电路
?核心元件?:
?特色功能?:
- ?可配置反馈网络?:
- 默认10GΩ电阻反馈(JP2安装)
- 可选100pF电容积分配置(JP3安装)
- 支持外接反馈元件(P4/P5插座)
- ?T型开关复位系统?:
- 通过J7端子控制(两路独立5V)
- 时序要求:K1先断开(1000μs)→K2闭合(500μs延迟)
- 放电时间用户可调(t3)
- ?防护二极管限幅器?:
- D1(3.6V齐纳二极管)+内部ESD二极管
- 输出限幅电压4.3V(JP4安装时启用)
- 有效防止输入过流导致输出饱和
四、PCB布局最佳实践
1. 层叠结构设计
层序 | 功能描述 | 关键特性 |
---|---|---|
顶层 | 配置电路 | 接地平面全覆盖 |
第二层 | 电源层 | PVDD/PGND走线 |
第三层 | 防护层 | 三维防护结构 |
底层 | 信号层 | 敏感走线+防护环 |
2. 关键布局要点
- ?Hi-Z电路?:
- 输入走线最短化(J1至U1)
- 防护环包围R1/R2走线
- 反馈元件远离敏感区域
- ?TIA电路?:
- RF/CF表面贴装元件置于屏蔽区内
- 继电器(K1/K2)靠近反馈节点
- 输入插座(P1/P2)与屏蔽罩保持安全距离
3. 材料选择
- 基板:Rogers 4350B(高频)+FR-4(常规)
- 连接器:镀金三轴(CBJ70)+BNC(5413631-2)
- 屏蔽罩:定制尺寸(S1711-46R安装夹)
五、操作与维护指南
1. 静电防护措施
- 操作时佩戴无粉手套
- 仅接触板边区域
- 避免呼吸气流直接吹向PCB
- 非使用状态存放于防静电袋中
2. 清洁流程规范
? 超声波清洗(推荐) ?:
- 85℃去离子水超声处理30分钟
- 100℃烘烤2小时
?手工清洁?:
- 异丙醇冲洗敏感区域
- 软毛刷轻柔清洁60秒
- 去离子水二次冲洗
- 100℃烘烤2小时
3. 典型测试配置
?Hi-Z模式?:
- ±5V供电接J3
- 信号通过J1三轴连接器输入
- JP1安装(驱动防护层)
- 输出从J4测量
?TIA模式?:
- ±5V供电接J8
- 光电流通过J5BNC输入
- JP2安装(10GΩ反馈)
- 需要复位功能时连接J7控制信号
六、应用场景拓展
1. 光电检测系统
- 搭配硅光电二极管(P3插座)
- 反馈电容配置为积分器(JP3)
- 启用T型开关定期复位
2. 离子束测量
- Hi-Z模式连接法拉第杯
- 防护环连接至屏蔽壳体
- 配合静电计探头使用
3. 生物电信号采集
- 超低输入电流(<1fA)
- 三轴连接减少干扰
- 电池供电时启用±2.25V模式
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