Le circuit suivant est un convertisseur courant-tension actif avec gain commutable.

Schématique

Non illustré: l'entrée inverseuse est maintenue à l'état bas par le biais d'une résistance 10K lorsque le circuit est sous tension mais n'est pas utilisé. Chaque fois qu'une mesure est effectuée (y compris les mesures d'étalonnage où IN flotte), cette résistance est déconnectée.

Les alimentations sur les commutateurs analogiques et l'ampli-op sont de +/- 11,5 V. La plage VOUT typique se situe entre -10 V et + 10 V.

Objectif

Le circuit est utilisé pour mesurer des courants dans la plage de nanoampères. Quelques mV en sortie sont importants. Les décalages constants ne sont pas vraiment un problème, car ils peuvent facilement être calibrés en mesurant la sortie avec une entrée ouverte et en la soustrayant des mesures ultérieures.

Chaque carte a 6 ou plusieurs de ces circuits.

Composants

L'ampli op sélectionné a des courants d'entrée de décalage et de polarisation très faibles (<10 pA) et une très faible tension de décalage (<1 mV). C'est un AD8625AR .

SW1A et SW1B sont des pôles différents du même commutateur CMOS (ADG1236). Ils sont commutés ensemble pour sélectionner la résistance de rétroaction, qui détermine le gain du convertisseur. Le courant de fuite maximum est de 1 nA sur les broches de source et de drain, allumé ou éteint. Le commutateur non illustré (pour maintenir l'entrée inverseuse basse à travers une résistance 10K) a des performances similaires. Les courants de fuite typiques sont très faibles (<0,1 nA).

Problème

Le problème que j'ai, c'est que dans certains lots de cartes, certains (ou tous) de ces circuits ont de grands décalages qui se désintègrent lentement lorsqu'ils sont allumés. Cependant, la plupart des cartes sont parfaitement stables à tout moment, avec de petits décalages.

Un décalage typique sur VOUT avec IN flottant est <1 mV. Sur les cartes affectées, le décalage peut atteindre 120 mV.

Lorsque les cartes affectées sont sous tension, le décalage se stabilisera lentement (après des heures de jours) à ~ 5 mV. Une fois l'alimentation coupée, le décalage s'accumule à nouveau.Ainsi, lors de la mise sous tension après quelques jours d'arrêt, il est à nouveau élevé.

Chaque carte a un tas de ces circuits dessus. Dans le premier lot de 5 planches, elles ont toutes été affectées. Dans le lot suivant, aucun n'a été affecté. Dans le lot le plus récent, chaque carte a un circuit affecté, et ce n'est pas toujours le même.

Dans le pire des cas, les courants de fuite maximum de tous les commutateurs analogiques seraient de 1,2 nA, ce qui entraînerait un décalage de 12 mV au réglage de gain le plus élevé, donc je ne pense pas que cela puisse expliquer tout le décalage que je vois.

D'où pourrait provenir la tension de décalage? Y a-t-il un défaut de carte commun qui entraînerait ce genre de comportement?

Quelques théories ici:

• Dans quelle mesure vos alimentations sont-elles symétriques?
  Si un rail monte avant l'autre, vous pouvez avoir des tensions de sortie non nulles de l'ampli-op pendant une très courte période.
• Avez-vous mis en œuvre toutes les pratiques de mise en page PCB nécessaires pour de telles impédances élevées? Au minimum, vous aurez besoin d'anneaux de garde sur tous les nœuds à ultra-haute impédance.
  La fiche technique National (Now TI) LMC6082 présente une bonne discussion de ce qui est nécessaire pour obtenir des courants de fuite de carte suffisamment bas pour ne pas être un problème.

Cela ne résoudra probablement pas la possibilité que vous ayez des problèmes de trempage diélectrique, comme indiqué dans la réponse de @ RocketSurgeon.
Un moyen simple et efficace de tester sa réponse serait de dessouder un des bouchons sur un mauvais tableau et de le renverser. Si le décalage est inversé dans l'autre sens, c'est un problème de trempage diélectrique (car la charge persistante dans le capuchon aura une seule polarité). Si la tension de décalage ne change pas, le problème n'est pas le condensateur.

Une chose que je ne vois pas le problème de trempage diélectrique expliquer, c'est pourquoi la charge semble revenir lorsque le circuit n'est pas alimenté, et disparaître quand il est alimenté. Étant donné que l'élément qui décharge le condensateur est connecté en continu à travers le capuchon (par exemple, C1 || R2, C2 || R1), la contribution de tout courant s'échappant du capuchon doit être constante et non affectée par la tension d'alimentation.

La seule chose qui me vient à l'esprit serait qu'il y a quelque chose d'hygroscopique quelque part et qu'il injecte un courant de décalage. Lorsque vous alimentez la carte, elle se réchauffe et chasse l'humidité au fil du temps. Éteignez la planche et elle commence à résorber l'humidité.

Un commentaire que j'ai, c'est que je ne vois pas pourquoi vous avez à la fois SW1A et SW1B. Vous pouvez disposer entièrement de SW1B. Reliez simplement les deux paires R / C ensemble et à la sortie de l'ampli-op. Lorsque l'un des ensembles de capuchons / résistances est sélectionné, l'autre se décharge lentement. Tant qu'une extrémité est flottante (ce qui est accompli par SW1A), la tension à l'autre extrémité n'est pas pertinente.

Théorie 1. Trempage. Il s'agit d'un effet d'absorption diélectrique. Trempage AKA . La source d'énergie est une charge de condensateurs transportée par la configuration de test du fabricant du condensateur. Les condensateurs à film ont été testés en haute tension pendant quelques minutes en usine, puis déchargés et stockés avec des fils ouverts.

En quelques mois, l'énergie absorbée résiduelle (pas nécessairement la charge, mais peut également être un vieillissement / séchage / décantation mécanique) dérive de l'intérieur des couches diélectriques vers les plaques. La vitesse peut être très lente, disons la constante de temps du polypropylène multipliée par mille (quelques années pour une décharge complète).

Cet effet est mal étudié. Il n'affecte que les circuits extrêmes comme le vôtre avec des bouchons en plastique et des amplis op TeraOhm. Le meilleur rapport d'effet est fait par Bob Pease de Nat Semi quand il a travaillé avec des courants de téflon et de pA.

Le remède à cela peut être l'exposition temporaire d'un circuit non alimenté à une source de rayonnement gamma d'intensité modérée pendant quelques heures pour dissiper toutes les charges absorbées sans contact physique avec les pièces.

Une autre méthode consiste à utiliser des condensateurs "plus anciens", qui ont été stockés pendant quelques mois de plus. Comparez les dates des plafonds du bon au mauvais lot. Je parie que l'ancien lot de condensateurs est meilleur.

Ou, lorsque vous commandez des bouchons, demandez ceux qui ont été stockés plus près pour ouvrir la fenêtre pendant l'heure d'été. Ou placez les cartes non alimentées assemblées sur un tapis antistatique conducteur sec et chauffez à 150 ° C pendant une heure (à moins que la propreté du circuit pA n'interdise toute manipulation comme celle-ci).

Théorie 2. Courant induit par thermocouplage. Le courant de couplage peut être provoqué par une différence de température à travers la jonction de deux métaux différents. Pour savoir si c'est le cas, plongez la planche dans un bain d'huile agité et comparez les performances avec une à l'air libre.