小數點后15位的世界，是片了無人煙的區(qū)域。其實早在三十年前，ADI便已涉足了這片無人區(qū)，以推出飛安級偏置電流運算放大器的方式；而今，ADI的開拓更進一步，再次在小數點后15位的無人區(qū)深處豎起了一面旗……

現實生活中電子設備的電流處于什么樣的水平？從下圖中我們可窺一斑

從毫安到微安再到皮安，隨著電子技術的發(fā)展，以及對低功耗的需求，電子設備的電流水平有往小發(fā)展的趨勢，而如何精確測量出微弱電流，則成了一道避不開的難題。為了測量出pA等級的電流，我們必須踏入小數點后15位（fA等級）的世界。

當輸入端開路時，理想電流計的讀數應當為零。然而，實際的電流計在輸入端開路時的確有一些小的電流。這些電流是由有源器件的偏置電流以及流過儀器內部的絕緣子的泄漏電流所引起的。

試想一下，待測電流小到1pA，而構成電流計的器件之一——運算放大器的偏置電流卻達到100pA（其實這已是非常小的偏置電流了），我們還能愉快地測出待測電流大小嗎？當然不行，因為信號（待測電流）已被誤差電流（偏置電流）掩蓋，除非我們能將偏置電流控制在fA水平。

于是在測量微弱電流的應用中，偏置電流成了攔路虎；而打倒這個攔路虎，則是ADI放大器工程師們追求的目標之一，他們已為該目標持續(xù)奮斗了數十年。

在ADI低偏置電流放大器系列產品中，推出已有三十年之久的旗艦產品AD549采用J-FET工藝，但為了實現偏置電流最大60fA的指標，芯片內部沒有ESD二極管，導致AD549的ESD防護等級比較低，這給用戶帶來了一定的設計障礙；而后續(xù)推出的另一款放大器AD462同樣采用了J-FET工藝，內部雖然增加了ESD二極管用來保護放大器，但二極管的引入卻使得偏置電流惡化到10pA。

在提高ESD防護等級的同時，如何Hold住偏置電流？

ADI的創(chuàng)新設計使魚和熊掌可以兼得。

ADI推出的ADA4530采用偏置電流相對較小的CMOS工藝，但為提升ESD防護等級，加入了若干二極管，這些二極管將其ESD防護等級提升至4000V。為了Hold住隨之提高的偏置電流，ADI的工程師采用了一種特殊電路。如下圖所示，引入了一個緩沖器，這個緩沖器會強制D1、D2、D3、D4兩端的電壓相等，而二極管兩端的電壓如果一樣，就不會有電流流過二極管。ADI的工程師通過這種特殊設計，規(guī)避了引入ESD二極管導致的偏置電流升高的問題，使得ADA4530在擁有超低偏置電流的同時，ESD防護性能優(yōu)異。

AD549是ADI最早推出的超低偏置電流放大器，其偏置電流低至60fA。這款產品一經推出，立刻成為超低偏置電流放大器的標桿，至今三十年仍被廣泛用于微弱電流的測量應用中?？梢哉f早在三十年前，ADI便在小數點后15位的無人區(qū)插上了一面旗。而新近推出的ADA4530，將偏置電流降低至20fA，一舉成為超低偏置電流放大器的新標桿。在小數點后15位的無人區(qū)，ADI再次豎起了一面旗。

ADA4530運算放大器在125℃時的輸入偏壓電流是250fA，是競品的1/20；在85℃時降至20fA，為競品的1/50。而且，ADA4530還是目前唯一一款能夠在室溫至85℃范圍內保持最大20fA輸入偏置電流的運算放大器，也是唯一一款在室溫至125℃范圍內通過最大250fA偏置電流生產測試的放大器！且其ESD防護等級高達4000V，徹底解決了因ESD防護等級低而帶來的設計不便的問題。

值得一提的是，ADA4530在25℃下偏置電流的典型值低至0.1fA！電流的定義是每秒鐘流過橫切面的電子個數，而一個電子帶電量大概是1.6乘以10的負19次方，若把0.1fA轉化為電子數，也就是說，在室溫條件下，ADA4530每秒鐘的泄漏電子僅為624個。

為了便于用戶評估微弱電流信號檢測轉換，ADI合作伙伴——世健國際貿易(上海)有限公司設計打造了皮安級電流計量評估套件。該評估套件基于ADA4530，采用模塊化設計，既可以單獨評估ADA4530性能，也可以用來評估整體系統(tǒng)的性能。同時，該評估套件采用USB供電，可直接與實際儀器對接使用。

該評估套件包括電流輸入轉換板、電壓輸入轉換板、引腳轉換板和數據采集板部分：

• 電流輸入轉換板關鍵元件采用插拔式設計，用戶可以根據實際需要安裝1M-1G反饋電阻和不同型號的光電傳感器；

• 電壓輸入轉換板對應電壓輸入時需要運放非常高的輸入阻抗，可用于自動滴定儀和高阻抗電壓型傳感器中；

• 數據采集板采用超低噪聲的供電電路，同時采用USB供電和數據傳輸；

• 引腳轉換板采用ADA4530，板上的管腳按照AD549的管腳做了兼容化設計。板上集成電源轉換芯片，將AD549使用的+/-15V電源轉換成ADA4530支持的+/-5V。

用戶使用AD549時會對負輸入管腳做懸空式連接來降低電路板到輸入管腳的漏電流，在引腳轉換板上這一設計也得到了繼承，用戶可以直接在原先使用AD549的產品上直接評估ADA4530的效果。另外，世健還設計了專業(yè)的分析軟件，可以觀察探測器所測量的數據譜圖及直方圖，計算統(tǒng)計數據的最大值、最小值、平均值和標準方差等，并且可以另存為Excel文檔進行分析。