Что то не понял картинку на счет покрытия лаком и защитных колец.
На сколько я понимаю задача защитного кольца создавать вблизи высокоимпедансной цепи потенциал близкий к потенциалу цепи и из-за малой разницы потенциалов соответственно и ток утечки
снижается.
Если покрываем лаком то сопротивление между высокоимпедансной цепью и другими цепями увеличивается и ситуация вроде как улучшается.
Без лака любая влажность увеличивает утечку кроме того сам текстолит немного гидроскопичен. Кроме того пыль особенно вблизи рабочего места может быть весьма низкого сопротивления.
Кстати у AD некоторые серии ОУ с малыми (порядка 1пА) токами утечки (AD8616, AD8617 и т.д.) только в СМД исполнении и сделать у них защитное кольцо весьма не просто, особенно если плата всего 2 слоя.
Настоящий кот всегда либо голоден,
либо невыспался ...
Здравствуйте. Вы правы. Защитное кольцо, имеет потенциал равный потенциалу на входе. При этом разность потенциалов между входом и кольцом равна 0. Но когда мы наносим лак, то появляются поверхностные токи утечки, спровоцированные самим лаковым покрытием. В итоге все функции защитных колец, так сказать, коту по хвост. Поэтому, В приборах В7-45, 49, 57 Вы совсем не увидите лакового покрытия во входной части электрометрического усилителя. В частности у моего В7-49 даже ножка затвора входного полевого транзистора, не запаяна в плату, а соединена с входными цепями навесу. Эти вопросы хорошо освещены в литературе по электрометрии. Например в Статьях Дворникова О.В
Присоединяюсь к вопросу.
В интернете есть некоторые статьи с предпосылками для этих защитных колец и касаются они в основном ОУ с малыми входными токами, где токи утечки могут оказать существенное влияние. Приводятся примеры трассировки для ОУ. Но, все они находятся около ОУ, в остальных местах вести навесной монтаж до входов этих самых ОУ. Если же посмотреть обзоры на том же eevblog, то там Дэйв радостно удивляется, что используются двойные защитные кольца и обхватывают большие куски платы.
1. Эквипотенциальные защитные кольца предназначены для создания однородной эквипотенциальной поверхности внутри этого кольца?
2. Токи утечек от других соседних элементов уходят на кольцо, при этом повышая потенциал защитного кольца, следовательно и эквипотенциальной поверхности, синфазная составляющая?
3. Из п. 2 следует, что их лучше делать открытыми от паяльной маски, т.к. таким образом меньше преград для электрического поля (нет дополнительного диэлектрика на поверхности - паяльной маски, а только воздух) и больше шансов уловить блуждающие токи?
4. Через паяльную маску (диэлектрик хуже, чем воздух) проходит больше блуждающих токов, чем через эквивалентный зазор с воздухом?
5. Целесообразность большого числа защитных колец на больших площадях печатной платы и методика их проектирования при трассировке печатной платы?
О, не успел, про статью сообщили. Про ОУ и кольца из неё информация.
Мой вариант ответов:
1) Да. Нет разности потенциалов, нет токов, которые могли бы втекать/вытекать в защищаемую цепь.
2) Не всегда. Ниже на рисунке приведена схема входного усилителя вольтметра Datron 1281.
Цифрой 1 обозначены защитные кольца, потенциал которых обеспечивается низкоимпедансным источником в виде повторителя на ОУ. Цифрой 2 - кольца, потенциалы которых задаются резисторным делителем.
3) Сколько я перевидел защитных колец, маски на них и под ними нет. Причина - описана выше ув. strannik2039. Можно добиться того, что лак будет иметь низкое влаго- содержание и проницаемость. Но он не может защитить от того, что уже содержится в текстолите.
5) Кольца/дорожки имеют смысл только вокруг критичных к утечкам цепей.
Но стоит иметь ввиду, что это не панацея. Если сам материал печатной платы имеет недопустимо низкое удельное сопротивление, тут никакие кольца не помогут.
Пример из практики. В Solartron 7081 защищаемые дорожки входного усилиителя проходят через половину длины печатной платы. За время долгого пролёживания материал PCB напоглощал всякой гадости из атмосферы и токи утечки на защищаемую дорожку входа выросли до сотни-другой пА. Лишь полная ликвидация дорожек и навесной монтаж привели всё в норму, паразитные токи снизились почти на 2 порядка.
moLCHec писал(а):strannik2039 да интересная статья.
Только вот что то не нашел критериев, при каких порядках тока утечки уже нужно колдовать с охранными кольцами.
На 59 стр. Пейтон А.Дж, Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях (1994) есть некоторые рекомендации. Но так сразу, показать литературу, невозможно. Больше в этом плане подходят рекомендации производителей микросхем к примеру. Из советской схемотехники, с которой мне прищлось сталкиваться, цепи с токами 1мкА и меньше, уже были с защитными кольцами. Это тонкости схемотехники. Если мы хотим усилить всё, что гуляет по плате, то вообще не нужно никаких защит. Но если мы хотим увидеть только полезный сигнал и с хорошей точностью, то тут нужно не только защитные кольца проектировать.
Есть ещё книга В.Г. Гусев, Т.В. Мирина МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ТОЧНЫX ЭЛЕКТРОННЫX УСТРОИСТВ. На стр. 122 там немного есть информации на эту тему.
А что я? Не я же выдумал эту рекомендацию, да и абсолютной она не является.
HP 3458A у меня не было возможности ни поизучать, ни просто посмотреть изнутри. Зато про его конкурента R6581 могу сказать - все кольца тоже под маской. И наоборот, у Fluke 8508A/Datron 1281/1271/ Prema 6048 кольца открыты. У отечественного 8,5-разрядника В2-41 - под маской, но наиболее критичные участки на фторопластовых втулках. И т. д. и т. п.
Mickle,
Я ж без претензий. Меня тоже озадачил этот вопрос, почему вся защита под маской, но озвучивать его не стал. Особенно учитывая что на плате AC конвертора и тефлоновые стойки и дырок вокруг них наковыряли и даже конденсатор линии задержки (track&hold) сделан из куска тефлонового коаксиала свернутого трубочкой. Хотя в схемных узлах емкость учтена с помощью "виртуальных" конденсаторов пФ диапазона с пометками. Для себя решил что раз так сделали, значит все учтено и рассчитано в дизайне.
На всякий случай для остальных читателей , ссылочка на ворклог ремонта 3458. Я уже и не рад на него смотреть, хоть изнутри хоть снаружи . Прокисшая гибридная сборка U180 в АЦП дает постоянную ошибку в районе 1-2 ppm/час. Причем заменить встроенные в сборке резисторы внешними стабильными тоже не получилось, так как в прошивке внесены поправки на ТКС этих резисторных наборов. Не прибор, а прям пожиратель времени, причем с характером. С Keithley все было куда проще, там или не работает совсем, или работает нормально, и никаких хитромудрых заказных чипов (ПЛИС ALTERA не считаем)
По поводу защитных колец и маски. То что подумалось мне.
Важную роль играет эквивалентное сопротивление комбинаций диэлектриков (маска + материал платы + маска и т.д.) и расстояние между двумя проводниками со своими потенциалами.
Т.е.
И чем ближе расположены проводники с разными потенциалами (плотность монтажа платы увеличивается) и различное назначение узлов (низковольтная часть рядом с, например, БП), тем больше востребованы меры по предотвращение утечек тока из измерительной части схемы. ОУ имеют большое входное сопротивление и когда суммарное сопротивление диэлектриков уменьшается (например до уровня входных цепей ОУ), то происходит утечка (как бы половина от полезного тока сигнала, но т.к. разность потенциалов не равно ~0, как во входной цепи ОУ, то ток будет значительно больше). Следовательно сопротивление изоляции (диэлектриков) между проводниками с различными потенциалами должна быть больше на несколько порядков (в пределах допустимых токов утечек), чем входное сопротивление измерительной цепочки. Но это легко достижимо за счет расстояния между проводниками с различными потенциалами.
Т.е. там где эквипотенциальное кольцо под защитной маской, там и расстояние до проводника "побега" больше. И "бежать" туда намного труднее, чем идти по высокоомной цепочке. И/или потенциал узла "побега" не значительно отличается от потенциала высокоомной цепи (балансир?).
Наверное как-то так, самое предпочтительное это прорези в плате.
Ссылки по теме: небольшой список диэлектриков с их удельным сопротивлением 3.5. Удельные объёмное и поверхностное сопротивления твердых диэлектриков
