Que sont les anneaux de garde?

J'ai entendu parler de Guard Ringsnombreuses fois, et je sais qu'ils sont censés éviter les courants dans des endroits où il ne devrait pas y en avoir, mais je n'ai jamais trouvé de bon texte pour en savoir plus.

Quelqu'un peut-il les décrire correctement ou s'il vous plaît recommander du matériel pour une lecture plus approfondie?

De ma réponse à une question précédente :

Un anneau de garde est traditionnellement utilisé pour protéger les nœuds à haute impédance d'un circuit contre les courants de fuite de surface. L'anneau de garde est un anneau de cuivre entraîné par une source à faible impédance à la même tension que le nœud à haute impédance. Ce serait généralement la broche d'entrée d'un ampli-op.

Voici un exemple d'une disposition d'anneau de garde classique pour un ampli-op de boîte métallique de AN-241 de National Semi :

La façon dont cela fonctionne est, disons qu'il y a un nœud à basse impédance à proximité, comme V-sur l'image. Le courant ne peut pas circuler V-vers les broches d'entrée sensibles, car il atteindra d'abord l'anneau de garde et sera consommé par la source qui entraîne l'anneau de garde. Dans le même temps, l'anneau de garde n'entraînera aucun courant de fuite de lui-même sur le nœud sensible, car il est maintenu à un potentiel très similaire.

Les anneaux de garde sont analogues au conducteur de garde pour les câbles triaxiaux. Lorsque vous utilisez un câble triax, la tresse extérieure est connectée à la terre et agit comme un bouclier électrostatique conventionnel. La tresse intérieure est la garde et sera entraînée par l'équipement de mesure au potentiel approximatif du signal d'entrée sur le conducteur intérieur. Cela minimise les courants de fuite impliquant le signal d'entrée car le matériau environnant est très proche du même potentiel. Il minimise également les effets du bruit de couplage via la capacité du câble, y compris certains éléments microphoniques, en maintenant les deux côtés de la capacité liée au signal d'entrée au même potentiel.

Une excellente référence pour les petits effets de signal est le " Low Level Measurements Handbook " publié par Keithley Instruments . Il est disponible sur leur site Web ou vous pourriez peut-être parler à un représentant amical d'une copie papier pour référence fréquente.

Plutôt que de shunter le bruit de mode commun à la terre où la capacité de couplage peut attirer le courant sur les signaux CA, les anneaux de garde utilisent le signal de sortie pour shunter les champs E à proximité en éliminant le flux de courant sans différence de tension à l'entrée, réduisant ainsi la capacité effective du bruit parasite et également réduire les effets de charge de la chute de tension d'une charge capacitive.

Considérez donc la garde comme une méthode pour protéger et réduire les effets de capacité de charge qui induisent une tension de bruit des sols. Le couplage du bruit de sol au signal est considérablement réduit grâce à la protection.

La protection est également utilisée sur les chambres à ions pour la mesure du rayonnement afin d'éviter les fuites de courant de surface au niveau du connecteur. Il y a une connexion de signal la plus interne, une garde centrale et une connexion la plus externe. La connexion intérieure est à un fil à l'intérieur de la chambre et l'extérieur est au corps de la chambre. Lorsque quelques centaines de volts de polarisation sont appliqués entre ces 2 conducteurs, les fuites de surface et de câbles peuvent facilement permuter les signaux nanoampères d'intérêt. La solution est d'amener le conducteur de garde au même potentiel que le conducteur intérieur. Le courant de fuite ne circule que de l'extérieur vers la garde et le signal à l'intérieur est protégé. Il est assez facile d'obtenir moins d'un pic de fuite avec une polarisation de cent volts (il est cependant assez difficile de mesurer cette fuite avec précision).

Le manuel de Keithley est une excellente référence sur le sujet et beaucoup d'autres choses qui peuvent provoquer des erreurs lors de la mesure de petits signaux.