¿Cómo son posibles las bajas corrientes de entrada del amplificador operacional?

Entiendo que los amplificadores operacionales tienen bajas corrientes de entrada; Esa es una de sus características definitorias. Pero mirando la hoja de datos para el LMC6001 (llamado de forma divertida un "Amplificador de corriente de entrada ultra, ultra bajo" porque un ultra simplemente no era suficiente), me pregunto: ¿cómo <censored> obtienen corrientes de entrada tan bajas?

El LMC6001 reclama una corriente de polarización de entrada máxima a 25 ° C de 25 femtoamperios . Con su voltaje de compensación de entrada nominal de 10 mV entre los pines, eso es equivalente a una resistencia de 400 GΩ entre las entradas, que son dos pines adyacentes en un paquete SOIC. ¡Y las resistencias equivalentes de entrada a potencia son aún mayores!

Y luego, si nos fijamos en los comparadores, es aún más impresionante. Tomemos, por ejemplo, el TLV7211 , donde las resistencias equivalentes de entrada a entrada y de entrada a potencia son del orden de 100 TΩ, mientras están en un paquete SC-70 aún más pequeño. ¿Cómo no está dominado por las corrientes de fuga a través de la PCB y el embalaje?

La impedancia de entrada no se puede comparar directamente con la corriente de fuga.

$\Omega$

Son MOSFET y una fuga de puerta casi nula es completamente normal. Recuerde que puede almacenar carga durante 100 años en memoria no volátil con solo un poco de carga en una capacitancia de puerta pequeña. El logro más impresionante es proporcionar cualquier tipo de protección de puerta dentro de ese requisito de fuga. Sospecho que pueden tener un circuito de arranque inteligente para minimizar las fugas. Puede buscar patentes para ver si han revelado algo relevante (sería una patente de National Semiconductor).

Hay opciones para usar PCB FR4, que no son perfectas incluso cuando están perfectamente limpias (y se contaminan fácilmente con algunos flujos para tener fugas relativamente masivas). Aquí hay un documento que analiza algunos de los problemas. Creo que Bob Pease también tuvo algunos buenos consejos y trucos para lograr una baja fuga. Puede evitar una PCB por completo para el pin de baja fuga y utilizar un separador de PTFE (teflón), por ejemplo.

Obtienen corrientes de entrada tan bajas mediante el uso adecuado de los transistores CMOS. Hay un compromiso importante en la velocidad. No encontrará amplificadores operacionales GHZ CMOS.

El diseño de la PCB DEBE incluir 2 opciones de diseño. Los rieles de protección entre los pines de entrada evitan que las corrientes de fuga de los rieles de suministro cercanos causen desplazamientos y ruido en las salidas. La opción 2 significa usar Teflón en esa parte del tablero, junto con enrutar tiras estrechas de tablero. El pin de entrada, que puede tener una resistencia de 100 megaohmios en su (s) entrada (s), ahora no tiene ningún contacto con trazas de PCB adyacentes. Algunos postes de teflón se usan con un cable estañado en el centro, para entradas en el rango de 100M a gigaohmios.

Los medidores que miden picoamperios y picovoltios utilizan dicha topología de circuito, y el teflón se utiliza para los requisitos más exigentes. Una protección contra el polvo y un revestimiento conformado separados evitan que el polvo y la humedad causen ruido y / o errores de compensación.