Wzmacniacz środków wzmacniacza (niestety!)

Cóż, to trudny - choć dość prosty. Czy ktoś ma doświadczenie z obrotem płytki wpływającym na obwód?

Mamy projekt płytki, który ma mierzyć ogniwo obciążeniowe. W końcu wyśledziliśmy błąd dokładności systemu aż do układu scalonego wzmacniacza. Kiedy przekręcamy płytkę, wzmacniacz IC zmienia swoją moc wyjściową.

_

Dodano RM:

Obwód:

Arkusz danych tutaj

Wzmocnienie wynosi 100 000 / R7 = ~ 454,5 zgodnie z arkuszem danych p15.

Dostaję + 80mV, kiedy przekręcam planszę z 4 rogów. Używam ilości zakrętów, których używam do odblokowania samochodu za pomocą kluczyka. Dostaję -80mV, kiedy przekręcam w drugą stronę. Wielkość skrętu jest proporcjonalna do wariancji napięcia wyjściowego.

Alternatywnie, jeśli przykładam typowy nacisk ołówka na układ scalony, otrzymuję + 20 mV. Jest to najbardziej wrażliwy róg układu scalonego w pobliżu styku 1.

Aby odizolować obwód wzmacniacza, zwarłem jego wejście i odłączyłem od niego inne obwody, więc to, co widać na schemacie, jest tym, co testujemy.

Utknąłem. Jaka zasada fizyki by to spowodowała? Jak mogę temu zapobiec?

Uwagi:

1. Jest to usterka systemu, a nie usterka pojedynczej płyty . Dzieje się tak na wszystkich naszych tablicach.
2. Próbowałem ponownie lutować styki. To nie jest problem.
3. To nie jest rezystor wzmocnienia R7. Umieściłem to na długich przewodach, aby osobno przetestować jego zwrot. Skręcenie nie robi żadnej różnicy.
4. Rezystor R7 ma 220 omów, co równa się wzmocnieniu wzmacniacza 456
5. Szyna zasilająca AVdd mierzy stabilnie przy 3,29 V.
6. IC jest standardem przemysłowym AD623ARM (pakiet uSOIC)
7. Dla tych, którzy naprawdę muszą to zobaczyć, oto plansza - choć obawiam się, że przyniesie więcej czerwonych śledzi niż odpowiedzi:

Znane są takie efekty, które należy wziąć pod uwagę w przypadku obwodów o wysokiej precyzji. Gradienty termiczne mogą również mieć niekorzystny wpływ, orientację elementu wzdłuż lub wzdłuż naprężeń i gradientów termicznych itp

Oczywiście musimy zgadywać, ponieważ nie możemy magicznie wiedzieć, co jest w pakiecie. Ale zgaduje się, że matryca jest albo eutektycznie związana, albo bardzo sztywno przyklejona do dna wnęki opakowania. Małe opakowanie SOIC jest bardzo niezgodne (tj. Sztywne), więc naprężenia przenoszą się bezpośrednio na podłogę wnęki matrycy opakowania, a następnie przez matrycę mocują się do podłoża Si. Stres może niekorzystnie wpływać na wydajność Si, wpływając na ruchliwość elektronów / dziur, a Si ma oporność piezo (poprzez podobne efekty zmian w sieci).

W rzeczywistości Intel wykorzystuje zlokalizowane obciążenia do zwiększenia wydajności tranzystorów PMOS w niektórych węzłach procesu. Przy układaniu precyzyjnych obwodów in silico zaleca się, aby czułe wzmacniacze w Si nie miały na sobie metalowych warstw, aby nie wpływać niekorzystnie na tranzystory. (ale tutaj jest to pasujący problem).

w celu przetestowania hipotezy: zalecam wylutowanie wzmacniacza, a następnie podłączenie krótkich odcinków PTH (opornik działałby) prowadzi do podniesienia pakietu z płytki drukowanej, aby obciążenie nie przełożyło się na pakiet. Po tym, jak się z tym bawiłeś i strzelałeś ponownie. Powinieneś zobaczyć zmianę, a zatem weryfikację. Użyj nowych „nóg” jako zgodnych członków. Lub użyj warkocza lutowniczego, jeśli chcesz naprawdę dać się ponieść emocjom.

Rozwiązania? wersja DIP tej samej części będzie miała mniejszy problem, ponieważ przewody są zgodne. W takim przypadku można użyć zgodnego związku termicznego pod opakowaniem, aby uzyskać ciepło.

Powinieneś również wziąć pod uwagę projekt tablicy jako czynnik przyczyniający się. Być może uruchomienie usztywnień (w istniejącym projekcie) jako testu pomoże wyeliminować / przestudiować problem. Chciałbym zobaczyć sztywniejsze epoksydowe kawałki FR4 (na krawędzi), żeby to zobaczyć.

Masz dość duży zysk na wzmacniaczu operacyjnym. 80mV, które widzisz, odpowiada około 100uV na wejściu! Cokolwiek zrobisz, co spowoduje dodatkowe 0,1 mV na wejściu, wyjaśni twoją obserwację. Może to zrobić nawet dotknięcie tablicy w niewłaściwym miejscu.

Prosta odpowiedź brzmi: „nie przekręcaj planszy”. Zamontuj go w taki sposób, aby to nie był problem, może w jednym rogu.

Jestem ciekawy. Czy widzisz problem statyczny lub problem dynamiczny? Montaż tablicy to rzecz statyczna, która nie powinna się zmieniać z czasem. Przesunięcie wejściowe (jeśli to jest to), które widzisz po przekręceniu płytki, mieści się w zakresie specyfikacji dla AD623 przy tym wzmocnieniu. Jeśli problem stanowi STATIC 80mV na wyjściu, oznacza to, że wpisałeś niewłaściwy układ. Nie oznacza to, że oczekujesz interwencji mechanicznej, aby zmienić przesunięcie wejściowe, oczywiście tylko po prostu, że oczekiwane jest przesunięcie statyczne tego rozmiaru z tym układem scalonym.

Niektóre inne odpowiedzi mają kilka dobrych sugestii, ale oto jeszcze jedna. Kiedy słyszę, że stres fizyczny zmienia działanie obwodu, natychmiast podejrzewam kondensatory na płycie. Kondensatory są notorycznie wrażliwe na stres i mogą łatwo indukować sygnały w takich precyzyjnych obwodach z powodu stresu lub wibracji.

Jednak twój obwód w stanie wyciągniętym nie zawiera żadnych kondensatorów w miejscach, w których powinien być w stanie to zrobić.

To sprawia, że ​​myślę, że w twoim obwodzie są kondensatory, których nie narysowałeś.

To, co przychodzi mi na myśl, to pasożytnictwo między wejściami wzmacniacza (piny 2 i 3) a pobliskimi płaszczyznami zasilania lub uziemienia. Powszechną praktyką jest umieszczanie otworów w płaszczyźnie zasilania i uziemienia poniżej węzłów o wysokiej impedancji w takim precyzyjnym obwodzie. W przypadku AD623 wejścia mają rezystancję około 2 gigohmów, a ty również przykładasz wysokie wzmocnienie do każdego sygnału indukowanego (inaczej) na tych pinach.

Jeśli nie odetniesz zasilania / uziemienia od spodu styków wejściowych AD623 (i jakiejkolwiek miedzi podłączonej do nich), wówczas obciążenie płyty zmieni wartość pojemności pasożytniczej, powodując przemieszczanie się ładunku, i mogę sobie wyobrazić, że to tworzy rodzaj sygnałów przesunięcia, które widzisz.

Ta hipoteza jest nieco mniej prawdopodobna, biorąc pod uwagę, że testujesz ze zwartymi pinami wejściowymi, ale sprawdziłbym ją, jeśli inne problemy się nie sprawdzą.

Ok, pozwól mi podsumować. Odpowiedzi na „efekt tensometru” lub wpływ stresu krzemowego na ruchliwość wydają się prawidłowe. Wpływ obciążenia na wejścia jest mnożony przez wzmocnienie wzmacniacza.

Całkowicie usunąłem paczkę z płyty i przetestowałem ją bez płyty, podłączając przewody do barda. Nacisk na sam chip nadal ma ten sam efekt.

Moje dalsze testy pokazują, że pakiet uSOIC, którego używam, jest około 10 razy gorszy (bardziej wrażliwy na stres) niż pakiet DIP. Jest to zgodne z określoną wariancją arkusza danych dla części uSOIC. Myślę, że mogę użyć standardowego spinu SOIC przy następnej planszy.

Niektórzy z moich znajomych podali następujące dwie odpowiedzi, które zamieszczę w celach informacyjnych:

[Greg Bauer]: Zastanawiam się, czy jest to spowodowane odkształceniem układu scalonego (jak niewątpliwie myślisz), co skutkuje równoważnym manometrem lub reakcją tensometru w krzemie przedniego końca wzmacniacza. Ponieważ wzmacniacz będzie miał własne wejścia różnicowe, każdy wpływa na tę asymetrię, co spowoduje zmianę napięcia wejściowego przesunięcia, które jest następnie wzmacniane (przez wzmocnienie w pętli otwartej?), A następnie na wyjściu.

Być może będę musiał pomyśleć o tym trochę więcej.

Wiem, że w dawnych czasach, gdy półprzewodniki były skałami, a królowały dinozaury, że jeśli wywrzesz nacisk na kawałek krzemu w wzmacniaczu operacyjnym 2N3055 lub LM301, uzyskasz ciekawe efekty - w rzeczywistości fala dźwiękowa skierowana w stronę starej metalowej puszki LM301 ze zdjętą pokrywą podnosiłby się jak bardzo, bardzo, bardzo, bardzo słaby mikrofon (grał tymi wzmacniaczami operacyjnymi już w ~ 1976).

[Gary Anderson]: Wygląda na to, że używasz wzmacniacza jako tensometru. Kiedy przekręcisz płytkę, przekręcisz również matrycę wzmacniacza, co spowoduje niewielkie zmiany w opornikach we wzmacniaczu. Huśtawki 80mV mieszczą się w specyfikacji dla tej części. (Napięcie wejściowe 200µV razy 454 = 90mV.)

Czy masz problem z gięciem deski w jej zastosowaniu? Jeśli tak, być może będziesz musiał przekierować gniazda na swojej planszy, aby odstąpić od wrażliwych części. Najlepiej nie zginać deski.

Nie można oczekiwać rozsądnego testu z AD623 skonfigurowanym na schemacie obwodu. Mimo że wejścia są zwarte, muszą mieć możliwość „zwolnienia” swoich odpowiednich prądów polaryzacji wejściowej do uziemienia:

Nie twierdzę, że twój rzeczywisty obwód roboczy jest problematyczny w tym obszarze - tylko konfiguracja testu. Jeśli jednak twój „właściwy” obwód nie ma elementów, które mogłyby usunąć te prądy polaryzacji, będziesz miał tego rodzaju problemy.