Что такое сторожевые кольца?

Я слышал Guard Ringsмного раз, и я знаю, что они должны избегать течений в местах, где не должно быть никаких течений, но я никогда не находил хороший текст, чтобы прочитать больше об этом.

Может кто-нибудь описать их правильно или, пожалуйста, порекомендовать какой-нибудь материал для дальнейшего чтения?

Из моего ответа на предыдущий вопрос :

Защитное кольцо традиционно используется для защиты узлов с высоким импедансом в цепи от поверхностных токов утечки. Защитное кольцо представляет собой медное кольцо, приводимое в действие источником с низким импедансом до того же напряжения, что и узел с высоким импедансом. Обычно это входной контакт операционного усилителя.

Вот пример классической схемы защитного кольца для операционного усилителя на металлической банке от National Semi's AN-241 :

Это работает, скажем, рядом есть узел с низким импедансом, как V-на картинке. Ток не может течь от V-чувствительных входных контактов, потому что он сначала достигнет защитного кольца и будет потребляться источником, который управляет защитным кольцом. В то же время защитное кольцо не будет подавать какой-либо собственный ток утечки на восприимчивый узел, потому что оно имеет очень похожий потенциал.

Защитные кольца аналогичны защитным проводникам для трехосных кабелей. При использовании трехосного кабеля внешняя оплетка соединяется с землей и действует как обычный электростатический экран. Внутренняя оплетка является защитным устройством и будет приводиться измерительным оборудованием приблизительно в потенциал входного сигнала на внутреннем проводнике. Это минимизирует токи утечки, связанные с входным сигналом, поскольку окружающий материал очень близок к тому же потенциалу. Это также сводит к минимуму влияние шумов связи через емкость кабеля, включая некоторую микрофонику, поддерживая обе стороны емкости, которые связаны с входным сигналом, с одинаковым потенциалом.

Отличным справочником по эффектам слабого сигнала является « Руководство по измерениям низкого уровня », опубликованное Keithley Instruments . Он доступен на их веб-сайте, или вы можете поговорить с дружественным представителем на бумажном носителе для частых ссылок.

Вместо того, чтобы шунтировать синфазный шум на землю, где емкостная связь может подавать ток на сигналы переменного тока, защитные кольца используют выходной сигнал для шунтирования полей E поблизости, устраняя протекание тока без разности напряжений на входе, тем самым уменьшая эффективную емкость паразитного шума а также уменьшить нагрузочные эффекты падения напряжения от емкостной нагрузки.

Поэтому думайте о защите как о способе экранирования и уменьшения влияния емкости нагрузки, которое вызывает шумовое напряжение от заземления. Связь заземления с сигналом значительно снижается с защитой.

Защитное устройство также используется в ионных камерах для измерения излучения, чтобы предотвратить утечку поверхностного тока через разъем. Существует самое внутреннее сигнальное соединение, средняя защита и самое внешнее соединение. Внутреннее соединение с проводом внутри камеры, а внешнее - с корпусом камеры. Когда между этими двумя проводниками подается несколько сотен вольт смещения, то поверхностная и кабельная утечка могут легко заменить интересующие сигналы наноусилителя. Решение состоит в том, чтобы подвести защитный проводник к тому же потенциалу, что и внутренний проводник. Ток утечки протекает только от внешнего к защитному устройству, а внутренний сигнал защищен. Получить утечку с пикоамперной амплитудой при смещении в сотню вольт довольно легко (однако довольно сложно точно измерить эту утечку).

Руководство Keithley является отличным справочником по этому вопросу и многим другим вещам, которые могут вызвать ошибки при измерении малых сигналов.