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. Dazu wird bei uns ein Guard Ring um die empfindlichen Komponenten gelegt. Der Guard Ring ist an den IN+ Eingang angeschlossen. IN+ liegt in unserer Schaltung auf GND
Da der OP bestrebt ist, die Spannung zwichen IN+ und IN- immer auf 0 Volt zu regeln, kann bei diesen 0 Volt Spannung zwischen IN+ und IN- auch kein Kriechstrom zwischen IN+ und IN- fliessen. So wird ein ungewollter, das Ergebnis verfälschender Kriechstom vermieden.

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  Guard Ring

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  Guard Ring Detail

Der Guard Ring beginnt am IN+ Eingang des OP(Pin 3). Er wird um das IN-Lötpad herumgeführt, durch das GND Pad der Abschirmung hindurch und läuft in der Mitte des 100MEG Widerstands R1 zurück zum OP IN+ Eingang und schliesst so den Guard Ring. (Hinweis: Pin 1 ist im OP unbenutzt)
Innerhalb des Guard Rings liegen die empfindlichen Komponenten: Das IN-Lötpad, der OP Eingang IN- (Pin 2) und das rechte Pad des Rückkopplungs-Widerstands R1,