Protección ESD para entrada de electrodo de medición de pH

He hecho algo de protección ESD de baja fuga recientemente. El esquema que usé fue bastante simple.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Es difícil de mostrar en el laboratorio de circuitos, pero aquí solo hay 3 componentes. 2 pinzas bidireccionales 0603ESDA y 1 diodo TVS bidireccional SMAJ14CA. El TVS tiene una corriente de fuga demasiado alta por sí solo. Las pinzas bidireccionales de una corriente de fuga de menos de 100pA típica. Mantienen el TVS fuera del circuito hasta que se sujetan y luego el TVS se hace cargo. Cumplía con IEC61000-4-2 Nivel 4, criterio B.

No sé acerca de los sensores de PH. Comenzaría por "hacer trampa" y ver cómo lo habían hecho otras personas. Si termina necesitando un diodo de baja fuga, es posible que desee considerar el uso de un transistor pequeño. El diodo cb (emisor abierto) es de baja fuga (1-10 pA) pero lento (centésimas de ns) El c+b - e (transistor conectado al diodo, c/b en cortocircuito) es más rápido, pero tiene un voltaje de ruptura más bajo. He medido algunos 2N3904/6. y Bob Pease recomienda el 2n930, 2N3707 y 2N4250. Pero no encontrará estos números de fuga en la hoja de especificaciones. (Para obtener referencias de B. Pease, busque en la web B. Pease "Bounding and Clamping".)

Puede usar una red RC simple. Una resistencia de 10 megas y un condensador de 100 pF. La tapa debe ser de baja fuga, una cerámica C0G/ 100v servirá. Con la limitación de corriente correcta, los propios diodos de los amplificadores operacionales lo protegerán.

Como referencia: terminé usando el INA116 porque fue diseñado específicamente para esta aplicación y debido a su protección incorporada anunciada. Para la protección ESD, primero puse una resistencia de gran valor en serie con las entradas, similar a la respuesta del usuario 68868, pero sin condensador. En teoría, la resistencia ya debería limitar la corriente a un nivel tolerable para el propio circuito de protección del amplificador operacional, pero me preocupaba que una ESD de alto voltaje también pudiera formar un arco sobre la resistencia. Para tratar de protegerme contra eso, ejecuté un rastro de protección entre las dos almohadillas de la resistencia (0805, iirc) y no la cubrí con una máscara de soldadura, la idea era que la descarga se arquearía sobre la barandilla. Luego puse diodos ESD normales en las barandillas para protegerlos.

Estoy seguro de que leí sobre una técnica como esta en alguna parte, pero ya no recuerdo dónde estaba, y tampoco puedo garantizar su efectividad porque esta versión del circuito nunca se probó ESD. Sin embargo, pensé que sería una buena idea tenerlo aquí como inspiración :)

Tema bastante antiguo, pero agregaré mis pensamientos aquí. Estoy usando LMP91200 que tiene una red de protección (el mismo potencial que el pin INP de entrada), por lo que estoy considerando agregar una resistencia en serie y un capacitor C0G entre INP y GUARD. Luego, un poco de diodo ESD a GND desde GUARD y pin VCM. También estaba pensando en los tubos de descarga de gas. Littelfuse afirma que tienen una corriente de fuga <1pA.