微弱电流放大器、CA中用的焊锡，请教各位大侠

bg8aqa · 发表于 2014-2-18 20:16:33

本帖最后由 bg8aqa 于 2014-2-18 20:20 编辑

做过一批电荷放大器（ChargeAmp），原理和lymex讲述的微弱电流放大器（pA、fA）极其相似，只是静电opa的输出和反相输入端之间的是积分电容，通常是nF级，比反馈式微电流放大器大一些（一般xxxpC级），为了保证指标还用的陶瓷基板，比FR4贵多了。（其实lymex也提及微弱电流测量有一种形式就是采用间断复位的CA，因为U∝Q，ΔU/Δt就可以表述I，并且由于是有源积分方式，抗干扰能力较强。 || lymex推荐的keithley《低电平测量》更进一步讲解等时间间隔复位和等幅值复位两种具体方法）

完了之后测试参数正常，但一段时间后其中有些指标劣化得厉害，设计100s的时间常数变得参差不齐，甚至有的只有几秒，仔细观察似乎有焊锡沿pcb爬行的迹象，严重影响了绝缘电阻，破坏了工作条件。

以前焊锡似乎就只注意含铅量高低、熔点，最讲究也就是采用含银焊锡，看来其中也有讲究——还有一个例子是kenwood的线性电源，性能指标都很不错，但时间一久就发灰（不光是色泽，似乎焊锡也有变粉状的趋势），造成失控，电压突然跳到几十伏，为此烧过两台短波电台。

在这里请教各位大侠，微弱电流放大器、电荷放大器所用焊锡有哪些需要注意的（含量、规格或厂牌型号），若不吝赐教，本人不甚感激。（lymex大侠有篇文章涉及焊料，主要是降低热电动势，未论及焊锡“爬行”）

haisens · 发表于 2014-2-18 22:38:18

这个不了解，不过说到焊锡，提供个参考，去年收拾杂物翻出块10年前大学毕业设计焊的板子，至今焊锡非常亮，焊锡为正宗阿尔法SN63PB37焊锡。

bg8aqa · 发表于 2014-2-18 22:49:22

haisens 发表于 2014-2-18 22:38
这个不了解，不过说到焊锡，提供个参考，去年收拾杂物翻出块10年前大学毕业设计焊的板子，至今焊锡非常亮， ...

谢谢斑竹，查了一下您说的型号，是昆山产的还是进口的？

前不久记不得是在38℃还是hellocq上有个朋友出让一卷焊锡丝，好像是个日资企业，在四川和北京都有厂，专门说到北京厂的质量好，在华外资企业基本都选那里的，但回头再去找这个帖子找不到了。

主要是焊锡质量需要长时间才能看出来，跟玩基准一样，所以请教行家是最好的。

谢谢了。

haisens · 发表于 2014-2-18 23:08:14

Telecore Plus 美国进口。现在想买到真货不容易，进口货显著特点是标签是用针式打印机打上去的。

bg8aqa · 发表于 2014-2-18 23:15:03

抄收了，谢谢。

kripac · 发表于 2014-2-19 17:12:59

焊锡怎么会沿PCB爬行呢

bg8aqa · 发表于 2014-2-19 17:23:10

kripac 发表于 2014-2-19 17:12
焊锡怎么会沿PCB爬行呢

我也奇怪，积分电容和直流反馈电阻（具体阻值忘了，大概100G量级）设计的放电时间常数是100s，但几个月后有些就只有20~30s,还有的只有几秒。绝缘电阻明显降低。

是不是还有一种可能，焊料和pcb清洗得不够彻底，时间一长产生了电化学反应？（但整个放大器是气密的，和外部隔绝）

kripac · 发表于 2014-2-19 20:29:48

bg8aqa 发表于 2014-2-19 17:23
我也奇怪，积分电容和直流反馈电阻（具体阻值忘了，大概100G量级）设计的放电时间常数是100s，但几个月后 ...

我也接触过类似电路，不过电流没有你的应用这么小，就用普通 FR4 基材的 PCB 做的，使用下来我的感觉是清洗很重要，焊接完成后都要仔细清洗 PCB 表面，防止表面污染引起漏电。有一个参考是 TI 的 lmp7721 Demo 板清洗视频，可在 TI 网站搜索 lmp7721 然后链接得到。附上该板的局部照片：

poseidonstorm · 发表于 2014-2-19 21:26:16

我用特氟龙飞出来的板子没考虑焊锡，用的也好好的

bg8aqa · 发表于 2014-2-19 22:45:10

kripac 发表于 2014-2-19 20:29
我也接触过类似电路，不过电流没有你的应用这么小，就用普通 FR4 基材的 PCB 做的，使用下来我的感觉是清 ...

非常感谢，很有用的资料，7721是Ibias最小的运放了？

视频中使用三个罐子（两种试剂和压缩空气），但pdf文档中只提到异丙醇和压缩空气，您知道还有一种是？

谢谢！

bg8aqa · 发表于 2014-2-19 22:46:17

poseidonstorm 发表于 2014-2-19 21:26
我用特氟龙飞出来的板子没考虑焊锡，用的也好好的

我是陶瓷小板插在FR4上，可能焊锡不好，清洗也不够。

mercyau · 发表于 2014-2-19 23:38:52

按理说那个屏蔽环更重要！！你已经用了么？

haixian · 发表于 2014-2-20 05:23:22

kripac 发表于 2014-2-19 20:29
我也接触过类似电路，不过电流没有你的应用这么小，就用普通 FR4 基材的 PCB 做的，使用下来我的感觉是清 ...

中间那块没有阻焊涂层，是否说明阻焊剂也破坏了绝缘？

bg8aqa · 发表于 2014-2-20 15:25:14

mercyau 发表于 2014-2-19 23:38
按理说那个屏蔽环更重要！！你已经用了么？

线路和7721不一样，它这个是多功能评估板，整个是裸露的，7721这部分单独屏蔽，我们整个就是一个电荷放大器，整体放入一个铸铝的密封盒。核心部分我们用的LMC662，在一个小的陶瓷基板上，再插在FR4的pcb上，最后铸铝盒密封。
又仔细看了一下，可能真是清洗不彻底，有助焊剂残留的痕迹。

kripac · 发表于 2014-2-20 16:49:55

poseidonstorm 发表于 2014-2-19 21:26
我用特氟龙飞出来的板子没考虑焊锡，用的也好好的

特氟龙加飞线应该是我能想象到效果最好的了，现在有聚四氟乙烯基材的电路板，但是都是应用于高频，没听说也没有见过为了防止漏电而采用的，这点我一直比较好奇。

kripac · 发表于 2014-2-20 16:50:45

poseidonstorm 发表于 2014-2-19 21:26
我用特氟龙飞出来的板子没考虑焊锡，用的也好好的

特氟龙加飞线应该是我能想象到效果最好的了，现在有聚四氟乙烯基材的电路板，但是都是应用于高频，没听说也没有见过为了防止漏电而采用的，这点我一直比较好奇。

kripac · 发表于 2014-2-20 16:51:29

poseidonstorm 发表于 2014-2-19 21:26
我用特氟龙飞出来的板子没考虑焊锡，用的也好好的

特氟龙加飞线应该是我能想象到效果最好的了，现在有聚四氟乙烯基材的电路板，但是都是应用于高频，没听说也没有见过为了防止漏电而采用的，这点我一直比较好奇。

kripac · 发表于 2014-2-20 17:01:28

haixian 发表于 2014-2-20 05:23
中间那块没有阻焊涂层，是否说明阻焊剂也破坏了绝缘？

我所参考的大多数文献，都建议在敏感区域去掉阻焊层，我的理解第一是方便清洗，第二是防止阻焊层本身绝缘电阻有限造成漏电，第三是防止阻焊层覆盖保护电位环以后保护功能弱化。去掉阻焊从理论上和很多应用中都有体现，但是AG家的色谱静电计内，除保护电位环去掉阻焊，其他部分均正常覆盖，我认为是材料和工艺的进步也改变了方法。

kripac · 发表于 2014-2-20 17:17:43

bg8aqa 发表于 2014-2-19 22:45
非常感谢，很有用的资料，7721是Ibias最小的运放了？

视频中使用三个罐子（两种试剂和压缩空气），但p ...

LMP7721 貌似是现有 Ibias 最小的运放，典型值±3fA，电压噪声 7nV/sqrt Hz 在同类运放中也是最低，但是有一个参数不可忽略，就是输入电流噪声，典型值甚至高于输入偏置电流，典型值 0.01pA/sqrt Hz, TI 论坛也有人询问该值的正确性，因为相比较其他静电运放，实在是太大了，最后 TI 相关人员回复该值是正确的，大概意思是说该运放使用了一种输入电流补偿技术，所以输入失调电流很小，但电流噪声相较于其他 FET 类输入的静电运放大了几个数量级，器件参考手册上的值正确。（以上内容可在TI论坛搜索 LMP7721 相关讨论）

bg8aqa · 发表于 2014-2-20 17:23:40

kripac 发表于 2014-2-20 17:17
LMP7721 貌似是现有 Ibias 最小的运放，典型值±3fA，电压噪声 7nV/sqrt Hz 在同类运放中也是最低，但是 ...

学习了，谢谢。

我们用10nF积分电容，每V输出对应10,000pC，信号频率范围0.xHz~xxHz，还没试过7721，不知道影响大不大。

lizhijun · 发表于 2014-2-20 17:24:23

早期修家电曾遇到过一个很普遍的故障，就是TDQ-2型的高频头内部的一种瓷基电容爬电现象严重，多数都存在漏电现象，这种电容就是一片陶瓷基片两面分别喷涂的电极，会不会是陶瓷的基片本身爬电现象就严重

bg8aqa · 发表于 2014-2-20 17:28:51

kripac 发表于 2014-2-20 17:17
LMP7721 貌似是现有 Ibias 最小的运放，典型值±3fA，电压噪声 7nV/sqrt Hz 在同类运放中也是最低，但是 ...

另外请教下，所有做电荷放大器的文献都提到输入偏置电流Ibias的影响（说Ib和电容漏电会对电容充电），做CA时opa同相输入端是虚地，反相输入端与输出之间接积分电容，那么是不是只有Input-的偏置电流才有影响？

还有个参数，opa的输入失调Ios对CA工作有没有影响？

kripac · 发表于 2014-2-20 17:32:29

bg8aqa 发表于 2014-2-20 17:23
学习了，谢谢。

我们用10nF积分电容，每V输出对应10,000pC，信号频率范围0.xHz~xxHz，还没试过7721， ...

我是小菜鸟一个，也没做过积分器类的应用，可不敢给你随便建议。我记得积分器对噪声不是很敏感，但是记忆中积分器是用来测量直流的，交流如何测量呢？

bg8aqa · 发表于 2014-2-20 17:38:17

lizhijun 发表于 2014-2-20 17:24
早期修家电曾遇到过一个很普遍的故障，就是TDQ-2型的高频头内部的一种瓷基电容爬电现象严重，多数都存在漏 ...

keithley低电平测量里面讲了各种绝缘材料的特性，陶瓷的绝缘电阻不错，也没有压电效应，就是抗湿气方面比较差，可能是说空气中有水分的话容易与其表面结合，绝缘↓
一旦有湿气、空气，是否又会进一步和焊锡、助焊剂产生电化学反应，产生“爬电”等等，推测有这种可能性。

另外我们原来确实工艺不够严谨，焊料残留明显可见，甚至有指纹！前面TI（严格说可能应该是NS）工程师在视频里专门讲了手只能拿着pcb边缘。看来我们的工艺需要大大加强。

kripac · 发表于 2014-2-20 17:48:30

bg8aqa 发表于 2014-2-20 17:28
另外请教下，所有做电荷放大器的文献都提到输入偏置电流Ibias的影响（说Ib和电容漏电会对电容充电），做C ...

运放同相端接地的话，我认为你说的只有反相端的输入失调电流会产生影响的说法是正确的，该类运放的输入多是对称结构，同相端与反相端结构相同，失调电流差别不大，器件手册上也只会标明：输入失调电流，不会区分同相端与反相端。
输入失调电压的问题没仔细研究过，个人接触过的应用影响不是很大（光电二极管，PH计，氢火焰离子检测)，具体要看图纸。

bg8aqa · 发表于 2014-2-20 17:54:01

kripac 发表于 2014-2-20 17:32
我是小菜鸟一个，也没做过积分器类的应用，可不敢给你随便建议。我记得积分器对噪声不是很敏感，但是记忆 ...

我们的这个频响1.2kHz吧，还做了一种是1.8kHz的，输出是±极性的，前面是压电传感器，加载输出﹢电压，卸载时电压降回0，如果加载后复位，卸载则输出-电压。
似乎有“直流电荷放大器”和“交流电荷放大器”这种说法，但从压电传感器——CA来看，无非就是电荷流动方向的区别，没有特别感觉到有必要区分“直流”、“交流”

实际上压电传感器和电荷放大器构成的测量链是典型的增量测量，就是对变化量而不是绝对值敏感（抱歉，这里的绝对值不是excel里的ABS，absolute value，是指带符号的幅值，±amplitude, 是和增量对应的一个概念），ΔF→ΔQ→ΔU。（参加衡器、计量会议时很多老专家，但基本是做应变方面的，经常都需要拿选择编码器打比方解释绝对值传感器和增量传感器）

kripac · 发表于 2014-2-20 18:06:00

bg8aqa 发表于 2014-2-20 17:54
我们的这个频响1.2kHz吧，还做了一种是1.8kHz的，输出是±极性的，前面是压电传感器，加载输出﹢电压，卸 ...

谢谢科普，没接触过该类应用，晚上回去研究研究

bg8aqa · 发表于 2014-2-20 18:06:40

本帖最后由 bg8aqa 于 2014-2-20 18:09 编辑

kripac 发表于 2014-2-20 17:48
运放同相端接地的话，我认为你说的只有反相端的输入失调电流会产生影响的说法是正确的，该类运放的输入多 ...

您做过光电接收方面的电路？正好请教一下。

我们近期要做个激光漫发射方面的东西，大致是激光调制后打出一条线（不是点）到几米远的物体上，接收管接收、放大物体（不一定是反光性能好）移动时漫反射的强弱并记录。以前没有实际做过，有些疑问：
1. 半导体激光管是否建立（稳定）时间比常规可见光、红外LED的时间长？除调制信号外应该保持一定的、较低的直流电流？
比如用方波调制红外LED，高电平对应一个电压（或电流），低电平就是0，激光管是否需要维持一个基本直流电流？记得很多年以前看过一篇文章，似乎是这么说的。

2. 接受管用光电PIN还是apd好些？半导体激光管和目标距离大致几米，考虑过量增益的话最多16或20米，但目标反射性能不好，甚至可能是碳素橡胶这种材料（车胎之类的）

以前在21ic上看lymex大侠和上海一个做弱信号检测的人士论战，那个人提到过“即使最好的光电接收器件....”，好像是日本一个公司的产品。我稍微熟悉点的就是vishay的光电收发，其它不太了解。

kripac · 发表于 2014-2-20 18:22:13

bg8aqa 发表于 2014-2-20 18:06
您做过光电接收方面的电路？正好请教一下。

我们近期要做个激光漫发射方面的东西，大致是激光调制后打 ...

你这些问题可把我难倒了，我做过的应用是化学检测方面，用红色激光通过光纤照射化学试剂，然后反射光用光纤接收回来送给光电检测器，使用的是滨淞的雪崩二极管，检测头还有什么透镜什么膜的东西，这些东西我可就不懂了，是公司专门搞化学和光学的人做的，我的任务就是提供稳定的极化电压，然后将电流信号放大输出即可，我只负责电气，其他问题我可以帮着咨询下公司的同事。

kripac · 发表于 2014-2-20 18:23:32

bg8aqa 发表于 2014-2-20 18:06
您做过光电接收方面的电路？正好请教一下。

我们近期要做个激光漫发射方面的东西，大致是激光调制后打 ...

你这些问题可把我难倒了，我做过的应用是化学检测方面，用红色激光通过光纤照射化学试剂，然后反射光用光纤接收回来送给光电检测器，使用的是滨淞的雪崩二极管，检测头还有什么透镜什么膜的东西，这些东西我可就不懂了，是公司专门搞化学和光学的人做的，我的任务就是提供稳定的极化电压，然后将电流信号放大输出即可，我只负责电气，其他问题我可以帮着咨询下公司的同事。

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