¿Qué son los anillos de guardia?

Lo he escuchado Guard Ringsmuchas veces, y sé que se supone que deben evitar las corrientes en lugares donde no debería haber corrientes, pero nunca encontré un buen texto para leer más al respecto.

¿Alguien puede describirlos correctamente o recomendar algún material para leer más?

De mi respuesta a una pregunta anterior :

Un anillo protector se usa tradicionalmente para proteger los nodos de alta impedancia en un circuito de las corrientes de fuga en la superficie. El anillo protector es un anillo de cobre accionado por una fuente de baja impedancia al mismo voltaje que el nodo de alta impedancia. Esto normalmente sería el pin de entrada de un amplificador operacional.

Aquí hay un ejemplo de un diseño clásico de anillo de protección para un amplificador operacional de lata metálica del AN-241 de National Semi :

La forma en que esto funciona es, digamos que hay un nodo de baja impedancia cerca, como V-en la imagen. La corriente no puede fluir desde V-los pines de entrada susceptibles, porque primero alcanzará el anillo protector y será consumida por la fuente que impulsa el anillo protector. Al mismo tiempo, el anillo de protección no conducirá ninguna corriente de fuga propia al nodo susceptible, porque se mantiene a un potencial muy similar.

Los anillos de protección son análogos al conductor de protección para los cables triaxiales. Cuando se utiliza un cable triaxial, la trenza externa está conectada a tierra y actúa como un escudo electrostático convencional. La trenza interna es la protección y será conducida por el equipo de medición a aproximadamente el potencial de la señal de entrada en el conductor interno. Eso minimiza las corrientes de fuga que involucran la señal de entrada ya que el material circundante está muy cerca del mismo potencial. También minimiza los efectos del ruido de acoplamiento a través de la capacitancia del cable, incluidas algunas microfonías, al mantener ambos lados de la capacitancia que se une a la señal de entrada con el mismo potencial.

Una excelente referencia para efectos de señales pequeñas es el " Manual de mediciones de bajo nivel " publicado por Keithley Instruments . Está disponible en su sitio web o puede hablar con un representante amistoso de una copia en papel para referencia frecuente.

En lugar de desviar el ruido de modo común a tierra donde la capacidad de acoplamiento puede extraer corriente de las señales de CA, los anillos de protección utilizan la señal de salida para desviar los campos E cercanos eliminando el flujo de corriente sin diferencia de voltaje a la entrada, reduciendo así la capacidad efectiva del ruido parásito y también reduce los efectos de carga de la caída de voltaje de una carga capacitiva.

Por lo tanto, piense en la protección como un método para proteger y reducir los efectos de capacitancia de carga que inducen voltaje de ruido desde tierra. El acoplamiento del ruido de fondo a la señal se reduce significativamente con la protección.

La protección también se usa en cámaras de iones para la medición de la radiación para evitar fugas de corriente superficial en el conector. Hay una conexión de señal más interna, protección media y conexión más externa. La conexión interna es a un cable dentro de la cámara y la externa es al cuerpo de la cámara. Cuando se aplican unos pocos cientos de voltios de polarización entre esos 2 conductores, la fuga de la superficie y del cable puede intercambiar fácilmente las señales de interés de nanoamperios. La solución es conducir el conductor de protección al mismo potencial que el conductor interno. La corriente de fuga solo fluye desde el exterior hacia la protección y la señal en el interior está protegida. Es bastante fácil obtener menos de un pico de amplitud de fuga con un sesgo de cien voltios (sin embargo, es bastante difícil medir esa fuga con precisión).

El manual de Keithley es una gran referencia sobre el tema y muchas otras cosas que pueden causar errores al medir señales pequeñas.