Guarding

Guarding ist eine Methode zum Minimieren von Störungen zwischen benachbarten Leiterbahnen. Der als TAI = Transimpedanz Wandler ausgeführte Operationsverstärker soll den winzigen Tunnelstrom im NanoAmpere Bereich in eine vom ADC messbare Spannung umwandeln. Dazu wird OP mit einer extremen Verstärkung (100 MEG Ohm in der Rückkopplung) betrieben. Bei diesen winzigen zu messenden Strömen hätten ungewollte Kriechströme am empfindlichen IN- Eingang der OP so starke Einflüsse, dass das eigentlich zu messende Signal von der Störung überlagert würde.

Guarding verhindert Kriechströme, indem es die Umgebung der empfindlichen Leiterbahnen auf das selbe Potential setzt, wie die empfindlichen Leiterbahnen selbst. Ein Guard Ring um die empfindlichen Komponenten wird bei uns auf das Potential von IN+ gelegt (=GND).
Da der OP mit Hilfe der Rückkopplung bestrebt ist, die Spannung zwichen IN+ und IN- immer auf 0 Volt zu regeln, kann bei 0 Volt Spannung zwischen IN+ und IN- auch kein Kriechstrom zwischen IN+ und IN- fliessen.

Vorverstärker Tunnelstrom
Der Guard Ring beginnt am IN+ Eingang des OP(Pin 3). Er wird um das IN Lötpad herumgeführt, durch das GND Pad der Abschirmung und läuft in der Mitte des 100MEG Widerstands R1 zurück zum OP über Pin1 (unbenutzt) IN+ Eingang (Pin 3).
Innerhalb des Guard Rings liegen das IN Lötpad, der OP Eingang IN- (Pin 2) der Ausgang des Rückkopplungs-Widerstands R1,