Zener դիոդը որպես ճշգրիտ հղման լարման աղբյուր: Լարման հղումներ Ճշգրիտ լարման հղման նկարագրություն

Բարեւ բոլորին!

Այսօրվա վերանայումը կկենտրոնանա AD584 բարձր ճշգրտության լարման հղման աղբյուրի վրա՝ 4-ալիքային մոդուլ, որն արտադրում է 2.5V, 7.5V, 5V և 10V լարումներ: Այս սարքի հիմնական նպատակը մուլտիմետրերի ճշգրտության ստուգումն է: Ինչպես կարող եք կռահել, այն օգտագործվում է վոլտմետրերի ճշգրտությունը ստուգելու համար, մուլտիմետրերի այլ գործառնական ռեժիմները ոչ մի կերպ կապված չեն դրա հետ:

Պատահում է, որ իմ տան հիմնական, հաճախ օգտագործվող մուլտիմետրը HYLEC MS8232-ն է: Սկզբունքորեն այն ինձ սազում է ամեն ինչով և լիովին հարմար է կենցաղային բոլոր կարիքների համար։ Միակ բանն այն է, որ առավելագույն հոսանքը, որը նա կարող է չափել ամպաչափի ռեժիմում, 200 մԱ է, ինչը շատ փոքր է: Հետևաբար, ավելի բարձր հոսանքները չափելու համար ունեմ նաև A830L, որն արժե կեսը։ Բայց ո՞րն է ավելի ճշգրիտ: Այս հարցին պատասխանելու համար այս տախտակը օգտակար կլինի: Բացի այդ, նրա օգնությամբ յուրաքանչյուրը կարող է ստուգել իր մուլտիմետրը ցուցադրվող տվյալների ճշգրտության համար, առնվազն վոլտմետր ռեժիմում:

Այսպիսով, eBay-ում վաճառողն ընտրվել է լրիվ պատահականության սկզբունքով։ Գնման պահին տախտակն արժեր 5,05 դոլար, այժմ մի փոքր թանկացել է և արժե 5,42 դոլար։ Կարծում եմ, դուք կարող եք գտնել ավելի շատ բյուջետային տարբերակներ, թեև դրանք թանկ չեն: Վաճառողի հետ նամակագրությունից հետո պայմանավորվածություն է ձեռք բերվել, որ ծանրոցը կուղարկվի հետքերով (ես պետք է վճարեի հավելյալ $2): Եթե ​​որևէ մեկին հետաքրքրում է պարզել, թե ինչպես է ծանրոցը ճանապարհորդել Չինաստանից Բելառուս, ապա կարող եք իմանալ ողջ տեղեկատվությունը:

Տախտակը մատակարարվում է բոլոր կողմերից կնքված փաթեթով:


Իրական կյանքում մեր «կառավարման սարքը» շատ չի տարբերվում վաճառողի էջում տեսածից, իսկ իրական կյանքում այն ​​ունի հետևյալ տեսքը.


Այստեղ մենք տեսնում ենք սնուցման միացման երկու միակցիչ՝ մեկը մարտկոցների համար, իսկ երկրորդը՝ սովորական սնուցման համար: Կա կարմիր ON/OFF անջատիչ, որի նպատակը պարզ է։ Անջատիչի ձախ կողմում չորս ելքային լարման կարգավորիչներ են: Յուրաքանչյուրը ստորագրված է, ուստի ինչ-որ բան անելն այնքան էլ դժվար չէ: Լարման անջատումը կատարվում է ջեմպերների վերադասավորմամբ :) Ա լա, բարև 90-ականներից։


Բայց ես հիշեցի այն ժամանակները, երբ կոշտ սկավառակը այս կամ այն ​​ռեժիմով միացնելու համար պետք էր շատ նմանատիպ մանիպուլյացիաներ իրականացնել :) Կան լարման միացման ավելի առաջադեմ տարբերակով մոդելներ, բայց քանի որ ես չեմ նախատեսում օգտագործել տախտակը: ամեն օր այս տարբերակը կաշխատի ինձ մոտ: Տախտակի հենց ներքևում կան կոնտակտային բարձիկներ մուլտիմետրերի միացման համար: Դրանք 2-ն են, այսինքն՝ 2 դրական և 2 բացասական։ Բացի այն, որ դրանք ստորագրված են, դրանք նշվում են նաև գույնով. նրանց շփոթելը շատ դժվար է, չնայած եթե նույնիսկ դա տեղի ունենա, ոչ մի վատ բան չի լինի: Հարմար է օգտագործել ներքին կոնտակտները զոնդերի համար, իսկ արտաքին կոնտակտները՝ կոկորդիլոսների կամ միացնող լարերի համար։

Բացի բուն տախտակից, փաթեթը սկզբում պարունակում էր հսկիչ արժեքներով փոքր թուղթ: Ցավոք, այն չդարձավ մեկ կադրի մեջ. (դրա մեջ առանձնապես հետաքրքիր բան չկա. լարման արժեքների թարմացված տվյալներ, ոչ ավելին: Դա նման էր այսպիսի տեսքի (լուսանկարը վերցված էր ինտերնետից).


Այս ամբողջ դիզայնի հիմքում ընկած է AD584LH ութ-փին ճշգրիտ լարման մոդուլը:


Տարրերի միակողմանի դասավորությամբ տախտակ, այնպես որ մյուս կողմում հետաքրքիր բան չկա:


Տախտակի չափսերն են 56x56 միլիմետր։ Թերեւս սա վերջին բանն է, որ կարելի է ասել նրա արտաքին տեսքի ու կառուցվածքի մասին։ Այսպիսով, դուք կարող եք անցնել դրա կատարողականի ստուգմանը, բայց կարծում եմ, որ օգտակար կլինի նախ ձեզ ծանոթանալ դրա առանձնահատկություններին և բնութագրերին.

1. 15 Վ լարման մարտկոցի օգտագործումը որպես էներգիայի աղբյուր կապահովի առավել ճշգրիտ տվյալներ;
2. Տախտակն ունի չորս ծրագրավորվող տերմինալներ, որոնցից յուրաքանչյուրը համապատասխանում է ելքային լարմանը: Անցումը կատարվում է համապատասխան տերմինալային բլոկի կարճացման միջոցով: Քանի որ AD584-ը ութ-փին է, յուրաքանչյուր փին կարճ միացումն ազդում է ելքային լարման վրա, շղթայի դիմադրությունը նվազեցնելու համար երկու կապերը միացված են զուգահեռ.
3. Ջերմաստիճանի գործակիցը՝ 5 ppm/°C (առավելագույնը, 0°C-ից 70°C, AD584L) 15 ppm/°C (առավելագույնը՝ -55°C-ից +125°C, AD584T);
4. Էլեկտրաէներգիայի սպառում. Ստատիկ հոսանք՝ 1 մԱ (առավելագույնը), ցածր հանգիստ հոսանք՝ իդեալական մարտկոցների համար;
5. Գործող լարումը` 4,5 Վ-ից մինչև 30 Վ, խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ աշխատանքային լարումը պետք է լինի ավելի բարձր, քան ծրագրված ելքային լարումը;
6. Ջերմաստիճանի միջակայք՝ AD584J/K/L 0°C-ից +70°C, AD584S/T -55°C-ից +125°C 7. Արտաքին էլեկտրամատակարարում – լարումը պետք է լինի 11V-ից մեծ;
8. Երկու տեսակի հղման լարման ելքային միջերեսը հիանալի է ինչպես մուլտիմետրերի փորձարկման, այնպես էլ այլ գործիքների չափորոշման համար;
9. Յուրաքանչյուր տախտակ փորձարկվում է գործարանում՝ օգտագործելով 6 նիշանոց մուլտիմետր:
Նման մի բան. Դե, եկեք սկսենք. Փորձարկումը կներառի բուն տախտակը, ուղղիչը՝ որպես հոսանքի աղբյուր, ինչպես նաև երկու մուլտիմետր (HYLEC MS8232 և A830L)՝ որպես փորձարկվող:


Մենք հոսանք ենք կապում մարտկոցի պահոցի կոնտակտներին, «անջատիչը» միացնում ենք ON դիրքին և տեսնում ենք, որ տախտակի վրա կարմիր դիոդը վառվում է՝ տեղեկացնելով, որ այն կարելի է օգտագործել:


Մարտկոցի խցիկի կոնտակտային բարձիկների սնուցումը 12,96 Վ է, որն ավելի քան բավարար է տախտակը բոլոր ռեժիմներում փորձարկելու համար։


Քանի որ տախտակի վրա լարումը անաղմուկ դրված է 10 Վ-ի, այստեղից մենք կսկսենք: Առաջին HYLEC MS8232:


Միացնելով A830L.


Մուլտիմետրերի ընթերցումների տարբերությունը 0.04 Վ է - ոչ այնքան: Բայց ստացված տվյալները կամփոփենք մի փոքր ուշ։

Թռիչքները միացրեք 7,5 Վ-ի: HYLEC MS8232:


A830L:


Հաջորդը 5 Վ-ն է: HYLEC MS8232:


A830L:


Իսկ վերջին փորձարկման ռեժիմը 2,5 Վ է: HYLEC MS8232:


A830L:


Այսպիսով, երևում է, որ որքան բարձր է լարումը, այնքան շատ են տատանվում մուլտիմետրերից վերցված տվյալները՝ 2,5 Վ - 0,01 Վ, 5 Վ - 0,02 Վ, 7,5 Վ - 0,02 Վ և 10 Վ - 0,04 Վ: Ավելին, HYLEC MS8232 տվյալները կայուն են և լիովին համապատասխանում են ներառված թղթի վրա առկա տվյալներին: Բայց A830L-ի դեպքում ամեն ինչ այնքան էլ լավ չէ. որքան բարձր է լարումը, այնքան այն հեռանում է իրական ցուցանիշներից: Իսկ եթե 10 Վ-ում տարբերությունն այնքան էլ մեծ չէ, ապա 200-220 Վ-ում բավականին նկատելի կլինի։

Ամփոփելու համար այն ամենը, ինչ գրվել է այստեղ, կարող եմ ասել, որ մեր AD584 լարման հղման աղբյուրը լավ է հաղթահարել իրենց հանձնարարված առաջադրանքները: Հիմա ես գիտեմ, թե որ մուլտիմետրն է ընկած, և գիտեմ նաև շեղումների մոտավոր առաջընթացը։ Ի լրումն մուլտիմետրերի փորձարկման, AD584-ը կարող է օգտագործվել նաև USB (և այլ) թեստերի փորձարկման համար, եթե համապատասխան մալուխ ստանաք և միացնեք այն ելքային բարձիկներին: Հիմնական բանը չպետք է մոռանալ, որ մուտքային լարումը պետք է լինի ավելի բարձր, քան ելքային լարումը: Այսպիսով, այս տախտակը կարող է օգտակար լինել տնային տնտեսությունում նրանց համար, ովքեր ցանկանում են վստահ լինել իրենց ունեցած սարքերի ճշգրտության մեջ, որոնք կարող են ցույց տալ ցանցում լարման մակարդակը:

Երևի այսքանն է: Շնորհակալություն ուշադրության և ձեր ժամանակի համար։

MC ADC-ի բնականոն աշխատանքի համար անհրաժեշտ է հղման լարման աղբյուր (VS): Եթե ​​դուք օգտագործում եք ներքին իոն, կարող են խնդիրներ առաջանալ ցածր ջերմաստիճանի կայունության և անվանական լարման մեծ տեխնոլոգիական փոփոխության հետ: Ճշգրիտ չափումների համար (ներառյալ ոչ ստանդարտ հղման լարման դեպքում) կիրառվում է արտաքին ION միացնել MK-ի KREF փին: Այն կարող է բաղկացած լինել դիսկրետ տարրերից (նկ. 4.7, ա... i) կամ ինտեգրալ սխեմաներից (նկ. 4.8, ա... ժ):

Բրինձ. 4.7. Դիսկրետ տարրերի վրա արտաքին ION-ների միացման դիագրամներ (սկիզբ).

ա) MK(1)-ն օգտագործում է ներքին իոն իր չափումների համար: Դրա ելքային լարումը KRRF-ն արտաքին ION է MK(2-ի համեմատ): Առավելություն՝ չափումների համաժամացում;

բ) VD1-ը ճշգրիտ zener դիոդ է «Shunt Voltage Reference» (անալոգային սարքեր) ±0.1% ելքային լարման պահպանման ճշգրտությամբ: R2, C1 զտիչը նվազեցնում է ՌԴ միջամտությունը: Ավելացված +5 Վ էլեկտրամատակարարմանն անցնելիս անհրաժեշտ է փոխարինել R1 ռեզիստորը (2,94 կՕհմ): Ընթացիկ սպառումը նվազեցնելու համար դուք կարող եք բարձրացնել ռեզիստորի R1 դիմադրությունը մինչև 34,8 ... 41,2 կՕմ;

գ) VD1-ը լայնածավալ զեներ դիոդ է «Կարգավորվող լարման հղում» Ազգային կիսահաղորդչից: Resistor RI-ն սահմանում է ընթացիկ VDI-ի միջոցով 0,01...20 մԱ միջակայքում: Եթե ​​LM385-2.5-ի փոխարեն տեղադրենք LM4040-4.1 և ռեզիստորը հասցնենք մինչև 10 կՕմ, ապա KREF-ը հավասար կլինի +4.096 Վ-ի;

դ) կարգավորելի ION՝ հարթ լարման կարգավորմամբ՝ օգտագործելով բազմաշրջադարձային ռեզիստոր R3

ե) VD1-ը երեք ելքային zener դիոդ է «Ծրագրավորվող շանթ կարգավորիչ» (սերիա «431»): VD1-ի երկբևեռ միացումը որոշում է հենակետային լարումը +2,5 Վ (կամ +1,25 Վ «1431» շարքում);

ե) հենակետային լարումը +4,9 Վ գալիս է MK-ի ելքային գծից: Այս ընդգրկումը օգտակար է թեստերի համար (ՑԱԾ/ԲԱՐՁՐ մակարդակ) և PCB դասավորության հարմարության համար.

Բրինձ. 4.7. Դիսկրետ տարրերի վրա արտաքին ION-ների միացման դիագրամներ (վերջ).

է) կարգավորելի ION՝ հիմնված «431» շարքի երեք տերմինալ zener դիոդի VD1-ի վրա: Հղման լարումը որոշվում է KREF[B] = 2.5-(1 + R,[kOhm]/R2[kOhm] բանաձեւով);

ը) KREF լարումը մոտ է մատակարարման լարմանը: Առանձնահատկությունները ներառում են երկաստիճան աղմուկի զտում, օգտագործելով L1, C1 և RI, C2, SZ տարրերը;

i) VREF մուտքին մատակարարվում է հղման լարում, որը մի փոքր ավելի մեծ է, քան Uss MK-ի մատակարարման լարումը: Սա ապահովում է չափումների լայն դինամիկ տիրույթ, սակայն պետք է ուշադրություն դարձնել, որ KERi Vss-ի տարբերությունը չգերազանցի 0,2 Վ-ը: Եթե տեղադրեք VDI LM4040DIZ-5.0 zener դիոդ, հղման լարումը կնվազի մինչև +5,0 Վ, և տեղադրումը ճշգրտությունը կբարելավվի 5-ից 1%:

Բրինձ. 4.8. Արտաքին ION-ների միացման դիագրամներ միկրոսխեմաների վրա (սկիզբ).

ա) ցածր լարման DA1 կայունացուցիչի օգտագործումը որպես ION.

բ) հղման լարման սահմանման ճշգրտությունը 2,4% է (5,00 V ± 120 մՎ): Փոխարինող կայունացուցիչ DAI - 78L05: C1 և C2 կոնդենսատորները պետք է տեղակայված լինեն DA / տերմինալների մոտ.

գ) DA 1 հղման լարման սահմանման ճշգրտությունը 0,05% է (5,00 V ± 2,5 մՎ), ջերմաստիճանի կայունությունը՝ 5 ppm/°C (25 μV մեկ աստիճանի համար);

դ) երկաստիճան կայունացուցիչ (VDI, DAI): Հղման լարման DAI (Intersil) սահմանման ճշգրտությունը 0,01% է (5,00 V ± 0,5 մՎ), ջերմաստիճանի կայունությունը 5 ppm/°C;

Բրինձ. 4.8. Արտաքին ION-ները միկրոսխեմաների վրա MK-ին միացնելու սխեմաներ (վերջ).

ե) շարունակաբար կարգավորվող ION 0...+3 Վ-ի սահմաններում: DA1 կայունացուցիչը փոխարինելով նմանատիպով, բայց այլ ելքային լարմամբ (+2,5...+5 Վ), սահմանում է կարգավորման վերին սահմանը.

ե) ավելացել է ION կայունությունը DA1 չիպի վրա գործող գեներատորի շնորհիվ: Երեք տերմինալային VDI zener դիոդի միջոցով (1...8 մԱ) հոսանքը որոշվում է /[mA] = 1.25 /[kOhm] բանաձեւով;

է) ծրագրային կառավարվող 0...+5 V ION DA1 չիպի վրա Microchip-ից: Ֆունկցիոնալ առումով այն 6-բիթանոց դիսկրետ փոփոխական ռեզիստոր է՝ արտաքին «A», «B» և «W» միջին տերմինալներով: Դիմադրություն 2.1-ից մինչև 50 կՕմ: Բուֆերային կրկնիչը op-amp DA2 է;

ը) երկու լարման արագ փոփոխություն. DA1 չիպի վրա բարձր ճշգրտության ION-ը (Անալոգային սարքեր) արտադրում է +2,5 կամ +3 Վ լարում, կախված SL jumper-ի դիրքից: LI, CI ֆիլտրը նվազեցնում է էներգիայի մատակարարման աղմուկը:

թ) MK-ի KREF փին միացված է հոսանքի գծին, որը ծառայում է որպես արտաքին ION: Մատակարարման լարումը կարգավորվում է R3 դիմադրությամբ: +5,12 V արժեքը պատահական չի ընտրվել։ Դա արվում է այնպես, որ 10-բիթանոց ADC MK-ով մեկ բաժանման արժեքը կազմում է ուղիղ 5 մՎ;

ժ) կարգավորելի ION՝ DA1 կրկնիչի վրա հիմնված բեռնվածքի հզորությամբ: +2,5 Վ ելքային լարումը կարող է օգտագործվել այլ օպերացիոն ուժեղացուցիչների միջին կետի համար:

Electronics News 14, 2008 թ

Այս հոդվածը ուսումնասիրում է Burr-Brown REF50xx արտադրանքի գծի ճշգրիտ լարման հղումների (VRS) նոր ընտանիքը: Այս ION-ները պատրաստված են bandgap ճարտարապետության միջոցով, սակայն նախնական տարածման, ջերմաստիճանի շեղման և աղմուկի բնութագրերի առումով նրանք ի վիճակի են մրցակցել այլ ճարտարապետությունների հետ, որոնք առաջատար են ճշգրտության առումով:

Լարման հղումները անալոգային մուտքային/ելքային գործառույթներով ցանկացած թվային սարքավորման կարևոր մասն են: Այս սարքի պարամետրերը ուղղակիորեն ազդում են վերջնական արտադրանքի կատարողականի մակարդակի վրա: Միկրոկարգավորիչների մեջ ներկառուցված ION-ի հնարավորությունները, երբ աշխատում են ողջ աշխատանքային ջերմաստիճանի տիրույթում, լավագույն դեպքում բավարար են 8-բիթանոց լուծում ապահովելու համար: Օրինակ՝ 1/2 m.s.r-ի ճշգրտությունն ապահովելու համար։ 10-բիթանոց ADC-ն, որը ինտեգրված է բազմաթիվ միկրոկարգավորիչների մեջ, անհրաժեշտ է, որ հղման լարման ելքային լարման տատանումների միջակայքը չգերազանցի 1,22 մՎ-ը (2,5 Վ հղման լարման համար): Ներկառուցված ION-ի դեպքում, որը չի նախատեսում ելքային լարման ճշգրտման հնարավորություն, ելքային լարման փոփոխությունը, որն առաջանում է ինչպես ջերմաստիճանի շեղման, այնպես էլ սկզբնական տարածման ազդեցությամբ, պետք է համապատասխանի այս մակարդակին: Այսպիսով, 10-բիթանոց կամ ավելի փոխակերպման թույլտվություն ունեցող հավելվածների համար իոնիզատորների ընտրության ողջամիտ մոտեցմամբ, ամենայն հավանականությամբ, արտաքին իոնիզատոր օգտագործելու անհրաժեշտություն կլինի: Այս ընտրության լրացուցիչ առավելությունները ներառում են նաև.

• Տվյալ կիրառման պայմանների համար հարմար ելքային լարմամբ ION ընտրելու ունակություն, աղմուկի ցածր մակարդակ, անալոգային ելքային լարման ճշգրտման գործառույթ, այլ օժանդակ գործառույթներ և այլն;
• աշխատելու ունակություն ոչ միայն ADC/DAC-ի, այլև արտաքին անալոգային ինտերֆեյսի սխեմայի հետ համատեղ.
• ավելի բարձր բեռնվածքի հզորություն;
• թվային IC-ների կողմից սպառվող հոսանքի ազդեցությունից ավելի լավ մեկուսացման հնարավորությունը:

Առաջին ինտեգրված իոնիզատորը մշակվել է 1969 թվականին լեգենդար գյուտարար և տրանզիստորային միացումների վիրտուոզ Ռոբերտ Ուիդլարի կողմից (այն ժամանակ National Semiconductor-ի աշխատակից)՝ աշխատելով 20 վտ գծային լարման առաջին միչիպով LM109 կարգավորիչի վրա: Ավելի ուշ՝ 1971 թվականին, Widlar-ը միավորվեց մեկ այլ լեգենդար մշակողի՝ Ռոբերտ Դոբկինի հետ՝ մշակելու առաջին մոնոլիտ ION-ը՝ LM113-ը: Այս ION-ը կոչվում է «bandgap» (կամ ION՝ հիմնված բազային արտանետիչների լարումների տարբերության վրա): Այն երկու տերմինալային սարք էր և ընդգրկված էր զեներ դիոդի նման շղթայում։ Նույնիսկ հիմա, շատ մշակողներ նախընտրում են անվանել այս տեսակի ION ծրագրավորվող zener դիոդներ և դիագրամում դրանք նշանակել որպես zener դիոդներ, չնայած ավելի ճիշտ է դրանք անվանել «զուգահեռ (կամ շունտ) տիպի ION», ինչը ցույց է տալիս զուգահեռ կապը: բեռը. Այս տեսակի որոշ ION-ներ, ինչպիսիք են Texas Instruments TL431-ը, հասանելի են երկար տարիներ և շարունակում են հանրաճանաչ լինել: Ավելի առաջադեմ, ճշգրտության առումով, սերիական տիպի bandgap ION-ն առաջարկվել է Փոլ Բրոկաուի կողմից 1970-ականների վերջին և արտադրվել է Analog Devices-ի կողմից AD580 անունով: Այն առանձնանում էր 3-pin կապով (նման է լարման կայունացուցիչին), թույլ էր տալիս անհրաժեշտ ելքային լարումը սահմանել դիմադրողական լարման բաժանարարի միջոցով (օգտագործելով լազերային պարամետրերի ճշգրտման տեխնոլոգիա, որը մշակվում էր այն ժամանակ) և թույլ տվեց ելքային հոսանքը հոսել: երկու ուղղություններով. Հենց ION-ի այս տեսակն է, որը պայմանավորված է գնի-որակի օպտիմալ հարաբերակցությամբ և դիզայնի լայն տեսականիով համեմատական ​​առկայությամբ, ժամանակի ընթացքում ամենատարածվածն է դարձել և ներկայումս արտադրվում է բազմաթիվ արտադրողների կողմից:

Bandgap ION-ի մշակման և արտադրության առաջատարներից է Texas Instruments (TI): Նրա վերջին զարգացումներից մեկը՝ REF50xx շարքը, իսկական առաջընթաց դարձավ bandgap ION-ների համար, քանի որ Այժմ, կատարողական բնութագրերի և ճշգրտության աստիճանի համակցման առումով, դրանք կարող են տեղադրվել նույն մակարդակի վրա, ինչ ներկայումս առաջատար XFET ճարտարապետությունները Analog Devices-ից և FGA-ից Intersil-ից (վերջին ճարտարապետությունը մշակվել է 2003 թվականին Xicor-ի կողմից, մեկ տարի անց: այն դարձել է Intersil-ի մի մասը, դրա գործառնական սկզբունքը նույնական է EEPROM-ին, բայց տվյալների պահպանման համար ոչ թե երկուական, այլ անալոգային ձևով): Սա կօգնի ձեզ ստուգել աղյուսակ 1-ը, որը ներկայացնում է REF50xx ընտանիքի ներկայացուցիչների բնութագրերը և 2,5 Վ ելքային լարման լավագույն իոնները, որոնք պատրաստված են FGA, XFET և zener դիոդի օգտագործմամբ՝ լատենտ խափանման տեխնոլոգիաներով:

Աղյուսակ 1. REF50xx իոնացնողների ընտանիքի հիմնական բնութագրերը և լավագույն մրցակից լուծումները

	REF50xx ընտանիք						Համեմատություն լավագույնների հետ մրցող լուծումներ (V OUT = 2,5 V)
	REF5020	REF5025	REF5030	REF5040	REF5045	REF5050	ISL21009	ADR291	MAX6325
Ճարտարապետություն	Bandgap, հաջորդական տեսակ						Ֆ.Գ.Ա.	XFET	կայուն- գահը՝ թաքնված փլուզմամբ
Ելքային լարումը V OUT, V	2,048	2,5	3	4,096	4,5	5	2,5	2,5	2,5
Սկզբնական տարածում (25°С), %	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,08	0,04
Մաքս. TK, ppm/°C	3	3	3	3	3	3	3	3	1
Մաքս. բեռնման հոսանքը I OUT, mA	10	10	10	10	10	10	7	5	15
Ներքին հոսանքի սպառումը I Q, ոչ ավելի, μA	1000	1000	1000	1000	1000	1000	180	12	3000
Մուտքային լարման VIN, V	2,7...18	2,7...18	3,2...18	4,296...18	4,7...18	5,2...18	3,5...16,5	2,8...15	8...36
Աղմուկի լարման ճոճանակ eN (0,1...10 Հց), μV	6	7,5	9	12	13,5	15	4,5	8	1,5
Շրջանակ	8-SOIC							8-SOIC, 8-TSSOP	8-DIP/SOIC
Աշխատանքային ջերմաստիճանի միջակայք, °C	-40 ...125								-40...85

Ծանոթացեք REF50xx ընտանիքին

Ինչպես հետևում է Աղյուսակ 1-ից, REF50xx ընտանիքը բաղկացած է վեց ION-ներից, որոնք տարբերվում են ելքային լարման մակարդակներով: Բացի այդ, այս ION-ներից յուրաքանչյուրը հասանելի է երկու տարբերակով՝ բարձրացված ճշգրտություն (բնութագրերը ներկայացված են Աղյուսակ 1-ում) և ստանդարտ: Ստանդարտ տարբերակի ճշգրտության բնութագրերը մոտավորապես երկու անգամ ավելի վատն են, քան բարձր ճշգրտության տարբերակին:

ION-ի բոլոր տեսակներն ու տարբերակները հասանելի են երկու տեսակի 8-փին փաթեթներով՝ SO և MSOP: Կցամասերի գտնվելու վայրը ներկայացված է Նկար 1ա-ում:

Բրինձ. 1. Pinout և ION REF50xx-ի պարզեցված բլոկային դիագրամ

Այստեղ, Նկար 1b-ում, ցուցադրված է REF50xx ION-ի պարզեցված բլոկային դիագրամը:

REF50xx-ը հիմնված է 1.2V bandgap տարրի վրա: Այս լարումն այնուհետև բուֆերացվում է և չափվում է մինչև ցանկալի ելքային մակարդակը, օգտագործելով ճշգրիտ գործառնական ուժեղացուցիչ (OPA) ոչ շրջվող ուժեղացուցիչ: Հնարավոր է ազդել ուժեղացուցիչի այս աստիճանի շահույթի վրա TRIM փինով: Պոտենցիոմետրի միացումն այս քորոցին թույլ է տալիս կարգավորել ելքային լարումը ±15 մՎ-ի սահմաններում: REF50xx-ի մեկ այլ լրացուցիչ առանձնահատկությունն այն է, որ բյուրեղային ջերմաստիճանը վերահսկելու հնարավորությունն է TEMP փինով: Այս փինում լարումը կախված է ջերմաստիճանից (այս կախվածության արտահայտությունը ներկայացված է Նկար 1b-ում): Կարևոր է նշել, որ ջերմաստիճանի վերահսկման գործառույթն ավելի հարմար է ջերմաստիճանի փոփոխությունները վերահսկելու համար, քան դրա բացարձակ արժեքը, քանի որ Չափման սխալը բավականին մեծ է և կազմում է մոտավորապես ±15°С: Այնուամենայնիվ, այս գործառույթը բավականին կիրառելի է անալոգային փուլերի ջերմաստիճանի փոխհատուցման սխեմաներում: TEMP-ի ելքը բարձր դիմադրողականություն է, ուստի համեմատաբար ցածր դիմադրության բեռների հետ աշխատելիս այն պետք է բուֆերավորվի՝ օգտագործելով օպերատիվ ուժեղացուցիչ, որն ունի ցածր ջերմաստիճանի շեղում: Արտադրողը խորհուրդ է տալիս այդ նպատակների համար օգտագործել op-amp OPA333, OPA335 կամ OPA376:

Կատարման ակնարկ

Նախնական տարածում

Սկզբնական տարածման արժեքը ցույց է տալիս, թե որքան կարող է ION-ի ելքային լարումը շեղվել անվանական արժեքից անմիջապես սնուցումից հետո և սենյակային ջերմաստիճանում (25°C): Ինչպես արդեն նշվեց, REF50xx ION-ները հասանելի են երկու տարբերակով՝ 0,05% (50 ppm) և 0,1% (100 ppm) նախնական տարածմամբ։ Այսպիսով, նույնիսկ ստանդարտ տարբերակների սկզբնական տարածումը համապատասխանում է առնվազն 12 բիթ լուծաչափով և 1 m.s.r փոխակերպման սխալ ունեցող համակարգերի պահանջներին: (2,5 Վ փոխակերպման միջակայքի համար այս պայմանները համարժեք են 610 մկՎ թույլատրելիությանը, իսկ 2,5 Վ ±0,01% ION-ի դեպքում ելքային լարումը շեղվում է 250 մՎ-ից ոչ ավելի): Եթե ​​դուք օգտագործում եք ելքային լարումը կարգավորելու հնարավորությունը, ապա, առանց հաշվի առնելու այլ սահմանափակումներ (ջերմաստիճանի շեղում, աղմուկ), լուծումը կարող է ընդլայնվել մինչև 16 բիթ:

Ջերմաստիճանի շեղում (ջերմաստիճանի գործակից, TK)

Այս բնութագիրը ցույց է տալիս, թե որքանով կփոխվի ելքային լարումը ջերմաստիճանի փոփոխություններով: ION REF50xx-ը բնութագրվում է շատ ցածր TC-ով, որը 3 ppm/°C է բարձր ճշգրտության տարբերակների համար և 8 ppm/°C ստանդարտ տարբերակների համար: 8 ppm/°C TK արժեքը 2,5 V իոնային լարման համար նշանակում է, որ 100°C լայնությամբ ջերմաստիճանի տիրույթում աշխատելիս (օրինակ՝ -25...75°C), ելքային լարումը իոնը կփոխվի 2,0 մՎ-ով: Սրանից հետևում է, որ դիտարկվող ION-ների TC-ն բավականին բավարար է 10-բիթանոց լուծում ապահովելու համար լայն ջերմաստիճանի տիրույթում 1/2 m.s.r. փոխակերպման սխալով, իսկ ավելի բարձր լուծում կարելի է ձեռք բերել միայն ավելի նեղ ջերմաստիճանի միջակայքում: 16-բիթանոց համակարգի համար 1/2 m.s.r փոխակերպման սխալով: թույլատրվում է հարաբերական լարման փոփոխություն ընդամենը 7,6 ppm (0,00076%): Այսպիսով, ION REF50xx-ը կկարողանա հասնել նման ճշգրտության միայն ամբողջովին ստատիկ ջերմաստիճանի պայմաններում (շեղումը ոչ ավելի, քան 1...2°C): 14-բիթանոց համակարգում, եթե բոլոր մյուս բաները հավասար լինեն, REF50xx-ն արդեն կկարողանա ապահովել պահանջվող ճշգրտությունը մինչև 10°C ջերմաստիճանի տատանումներով, 12-բիթանոց համակարգում՝ 40°C, 10-բիթանոց համակարգում: -160°C:

Ցանկացած ION-ի ելքային լարումն ունի աղմուկի բաղադրիչ: Աղմուկը, հատկապես ցածր հաճախականության աղմուկը, կարող է դժվարացնել լարման չափումը բարձր լուծաչափով և/կամ արագությամբ: Տիպիկ աղմուկի լարման գագաթնակետային արժեքները 0,1...10 Հց հաճախականության միջակայքում տրված են Աղյուսակ 1-ում (կիրառվում է նաև ստանդարտ տարբերակների համար): Այս արժեքները բավականին համարժեք են մինչև 14 բիթ ներառյալ լուծաչափով և 1/2 m.s.r փոխակերպման սխալ ունեցող համակարգերի պահանջներին:

Անկայունություն մուտքի և բեռի մեջ

Այս բնութագրերը թույլ են տալիս գնահատել, թե որքանով կփոխվի ելքային լարումը, երբ մուտքային լարումը և բեռի հոսանքը տատանվում են: Ներածման անկայունությունը բոլոր REF50xx ION-ների համար ոչ ավելի, քան 1 ppm/V, իսկ բեռնվածության անկայունությունը՝ 50 ppm/mA (աշխատանքային ջերմաստիճանի ողջ տիրույթում): Բեռի անկայունությունը կարող է նաև մեկնաբանվել որպես ION-ի ելքային դիմադրություն, այսինքն. 50 ppm/mA նշանակում է, որ ION-ի ելքային դիմադրությունը 2,5 Վ լարման դեպքում 2,5 × 50 = 125 մՕմ է:

Առավելագույն ելքային հոսանքը

Թեև REF50xx իոնիզատորները թույլ են տալիս մինչև 10 մԱ լարման և՛ խորտակվող, և՛ սուզվող հոսանքների հոսքը ելքի վրա, խորհուրդ է տրվում իոնիզատորը չօգտագործել իր հնարավորությունների սահմաններում: Սահմանին մոտ հոսանքների հետ աշխատելիս չի կարելի բացառել ION բյուրեղի ինքնուրույն ջեռուցումը և միկրոշրջանի երկայնքով ջերմային գրադիենտների հայտնվելը, որոնք բացասաբար են ազդում համակարգի ճշգրտության և կայունության վրա: Կարևոր է նաև նշել, որ REF50xx ION-ները հագեցած են էլեկտրահաղորդման գծերի կարճ միացումներից ելքային պաշտպանությամբ (կարճ միացման հոսանքը սահմանափակվում է 25 մԱ-ով), ինչը նրանց դարձնում է ավելի հուսալի սարքեր:

Մատակարարման լարման միջակայք

ION REF50xx-ը նախագծված է սնուցման լարման բավականին լայն տիրույթում աշխատելու համար՝ 2,7 Վ-ից ամենացածր լարման սարքերի համար մինչև 18 Վ: Այնուամենայնիվ, այս բնութագրերը չպետք է մեկնաբանվեն որպես անկայուն լարման միջոցով աշխատելու ունակություն, քանի որ Ճշգրիտ բնութագրերին հասնելու համար ավելի լավ է ION-ը սնուցել գծային լարման կայունացուցիչի ելքից, որը կլուծի բազմաթիվ խնդիրների՝ կապված ֆիլտրման աղմուկի, սնուցման մուտքի ժամանակ անցողիկ գործընթացները ճնշելու և այլնի հետ: Ստորին սահմանը սնուցման լարման միջակայքը որոշվում է մեկ այլ բնութագրիչով՝ նվազագույն թույլատրելի անկման լարման միջոցով: Դրա արժեքը կախված է բեռնվածքի հոսանքից և ջերմաստիճանից, իսկ ամենավատ պայմաններում (10 մԱ, 125 ° C) այն մի փոքր ավելի է, քան 700 մՎ: Եթե, ելնելով վերը նշված առաջարկություններից, մենք ապահովում ենք առավելագույն հոսանքի (այսինքն՝ 5 մԱ) գործարկումը, ապա լարման նվազագույն անկումը կլինի 0,3...0,4 Վ-ի սահմաններում՝ ջերմաստիճանի տիրույթում: 25. ..125°С, համապատասխանաբար:

Ընթացիկ սպառումը

REF50xx ION-ները բնութագրվում են բավականին բարձր հոսանքի սպառմամբ՝ համեմատած մրցակից FGA և XFET տեխնոլոգիաների հետ, ինչպես երևում է Աղյուսակ 1-ից: Նման բարձր սպառումը բնորոշ է մեկ այլ ճշգրիտ ճարտարապետության՝ թաքնված անսարքությամբ զեներ դիոդի իոնին: Հետևաբար, REF50xx-ի օգտագործումը սահմանափակվում է մարտկոցով աշխատող ծրագրերով, որտեղ պահանջվում է իոնիզատորի շարունակական շահագործում: Այնուամենայնիվ, հղման ընդհատվող գործողությամբ հավելվածներում կա ևս մեկ սահմանափակում՝ հոսանքի կիրառումից հետո նստեցման ժամանակը: REF50xx-ը բավականին երկար է. 1 µF բեռնվածքի կոնդենսատորով աշխատելու ժամանակ տիպիկ նստեցման ժամանակը 200 մկվ է: Այսպիսով, այս իոնատորներն ավելի հարմար են աշխատելու համար որպես ստացիոնար ճշգրիտ սարքավորումների մաս, որոնց համար արտադրության ավելի ցածր ծախսերն ավելի կարևոր են, քան էներգիայի սպառման բնութագրերը:

Տիպիկ հավելվածներ և սխեմաներ

Ինչպես արդեն նշվեց, էներգիայի բավականին բարձր սպառման, բայց նաև համեմատաբար ցածր գնի պատճառով REF50xx ընտանիքի ION-ները իդեալական են աշխատելու համար որպես բարձր ճշգրտության ստացիոնար սարքավորումների մաս՝ մինչև 16 բիթ փոխակերպման թույլտվությամբ, ներառյալ.

• տվյալների հավաքագրման համակարգեր;
• ավտոմատացված փորձարկման սարքավորումներ;
• արդյունաբերական ավտոմատացման սարքեր;
• բժշկական սարքավորում;
• ճշգրիտ գործիքավորում:

Հիմնական միացման սխեման, որը չի նախատեսում ջերմաստիճանի կառավարման և ելքային լարման ճշգրտման գործառույթների օգտագործումը, ներկայացված է Նկար 2ա-ում: Այս կոնֆիգուրացիայում ION-ը արտաքինից համալրվում է միայն երկու բաղադրիչով՝ մուտքի մոտ արգելափակող կոնդենսատոր՝ 1...10 μF հզորությամբ և բեռնվածքային կոնդենսատոր՝ ելքի վրա՝ 1...50 μF հզորությամբ: Բեռի կոնդենսատորը պետք է լինի «ցածր ESR» տիպի, այսինքն. ունեն ցածր համարժեք շարքի դիմադրություն: Եթե ​​անհրաժեշտ է կարգավորել ելքային լարումը, ապա այս շղթան պետք է լրացվի Նկար 2b-ի շղթայով: Կարևոր է հասկանալ, որ էժան ցեմենտի տիպի ռեզիստորի օգտագործումը որպես հարմարվողական կարող է հանգեցնել ION-ի TC-ի վատթարացման, քանի որ Այս ռեզիստորի TCR-ը գերազանցում է 100 ppm: Ավելի նախընտրելի է օգտագործել ճշգրիտ մետաղալարով կամ մետաղական փայլաթիթեղի հարմարվողական ռեզիստորներ՝ դիմադրության նկատմամբ 5% հանդուրժողականությամբ և 50 ppm-ից պակաս TCR:

Բրինձ. 2. REF50x միացման սխեմաներ՝ հիմնական (a), ելքային լարման կարգավորմամբ (b) և որպես 16-բիթանոց տվյալների հավաքման համակարգի մաս՝ միաբևեռ (c) և երկբևեռ (d) մուտքով։

Նկար 2c-ում կարող եք տեսնել 0...4 Վ մուտքային տիրույթով մեկ ալիքային 16-բիթանոց տվյալների հավաքագրման համակարգի մուտքային փուլի կառուցման օրինակ: Այստեղ մուտքային ազդանշանը բուֆերացված է ճշգրիտ op-amp OPA365-ով, որը միացված է ոչ ինվերտացնող ուժեղացուցիչ-կրկնիչի միացումով: Հաջորդը, ազդանշանը զտվում է RC միացումով և գնում է 16-բիթանոց ADS8326 ADC-ի մուտք: Չափման տիրույթը սահմանվում է REF5040 ION-ի կողմից 4,0 Վ լարման վրա: Օպերատորի աջակցության շնորհիվ մուտքի և ելքի լարման ամբողջական ճոճանակը (ռելս-ռելս տեսակ) և ION-ի նվազագույն նվազագույն լարման անկումը: , շղթան ունակ է աշխատել 5-Վ սնուցման աղբյուրից։

Մեկ այլ օրինակ, բայց երկբևեռ ազդանշանը ±10 Վ-ի միջակայքում փոխակերպելու համար, ներկայացված է Նկար 2-ում: Շղթան առանձնանում է մուտքային փուլում INA159 գործիքավորման ուժեղացուցիչի օգտագործմամբ, որը ±10 Վ երկբևեռ միջակայքը փոխակերպում է 0...4 Վ միաբևեռ միջակայքի: 16-բիթանոց ADC միաբևեռ մուտքով և փոխակերպմամբ մինչև 1 ՄՀց հաճախականություն ADS8330 օգտագործվում է որպես ADC:
եզրակացություններ

Չնայած այն հանգամանքին, որ REF50xx ընտանիքի ION-ները պատրաստված են ըստ bandgap ճարտարապետության, նրանք ունեն այնքան բարձր ճշգրտություն, որ դրանք կարող են համընկնել այնպիսի առաջատար ճարտարապետությունների հետ, ինչպիսիք են zener diode-ը թաքնված անսարքությամբ, XFET և FGA:

Ընտանիքը ներառում է վեց հղում տարբեր ելքային լարման համար, որոնք տատանվում են 2,048-ից մինչև 5 Վ: Բացի այդ, այս հղումներից յուրաքանչյուրը հասանելի է երկու տարբերակով՝ ստանդարտ և բարձր ճշգրտություն: Բոլոր ION-ները աջակցում են ելքային լարումը կարգավորելու և ջերմաստիճանը վերահսկելու կարողությանը:

ԻՈՆ-ների զգալի թերություններն են նրանց մեծ էներգիայի սպառումը (1 մԱ) և հոսանքի կիրառումից հետո երկար նստեցման ժամանակը (200 մկվ), ինչը սահմանափակում է դրանց օգտագործման հնարավորությունը էներգիայի համար կարևոր համակարգերում: Արտադրողը նշում է ION-ի օգտագործման հնարավորությունը մինչև 16 բիթ ներառյալ լուծաչափով համակարգերում:

գրականություն

1. REF5020, REF5025, REF5030, REF5040, REF5045, REF5050 - Ցածր աղմուկ, շատ ցածր շեղում, ճշգրիտ լարման հղում//Տվյալների թերթիկ, Տեխասյան գործիքներ, լայթ. թիվ SBOS410, 2007.- 18p.

Նախորդ հոդվածում, որի մասին ես խոսեցի, և այս էջանիշում ես կխոսեմ սխեմաների ամենահիմնական բանի մասին՝ հղման լարման մասին: Ինչու են անհրաժեշտ հենակետային լարման աղբյուրները, իսկ շղթայի ցածր էներգիայի մասերի համար՝ նրանց կայուն հոսանք մատակարարելու համար, մոտավոր լարման համար, որից պետք է ապակողպվի կամ համեմատվի:

Կայունացման ամենապարզ տարբերակը զեներ դիոդի օգտագործումն է: Resistor R1-ը սահմանափակում է հոսանքը: Վիճակը (Uin-Uout)/Rs>Uout/R2: Այս կայունացուցիչը կարող է ուժեղացվել նաև տրանզիստորի միջոցով:

Զեներ դիոդի ION-ը (հղման լարման աղբյուրը) պարզ է, բայց ավելի բարձր կայունացման համար լավ է օգտագործել TL431 կարգավորվող zener դիոդը: Ինչը, ի դեպ, կարող է սահմանել գրեթե ցանկացած լարում ION-ի ելքի վրա 2,5 Վ-ից մինչև 37 Վ: Հիմնական բանը այն է, որ մուտքային լարումը չի գերազանցում 40 Վ-ը, իսկ ցրված հզորությունը չի գերազանցում 0,75 Վտ-ը:

Zener-ի դիոդը կառավարվում է հսկիչ ոտքի միջոցով, որը պետք է ունենա 2,5 Վ հղման արժեք: Այս հղումը հաշվարկվում է R2 և R3 ռեզիստորներով: TL431-ի վրա կարող եք նաև 2.5V zener դիոդ պատրաստել, եթե այն միացնեք ըստ գծապատկերի:

TL431 հոսանքը մինչև 100 մԱ է, բայց այն կարող է ուժեղացվել տրանզիստորի միջոցով, ինչպես գծապատկերում է

Պարամետրեր և կիրառման առանձնահատկություններ

Այս հոդվածի նպատակն է օգնել լարման ճշգրիտ հղումներ պարունակող սարքերի նախագծողին հնարավորինս կարճ ժամանակում հասնել արտադրանքի հնարավոր ամենաբարձր որակին: Հոդվածի հիմնական բովանդակությունն այն է, թե ինչպես կարելի է նման աղբյուրների լայն շրջանակից ընտրել առավել հարմարը առաջադրանքի համար և, արդեն սկզբնական փուլում, հնարավորինս հաշվի առնել ազդող գործոնները, որոնք հաճախ ի հայտ են գալիս միայն վերջնական փորձարկման փուլ. Հղման լարման աղբյուրների չորս առաջատար արտադրողների կոնկրետ սարքերի տեքստում տրված թվային տվյալները թույլ են տալիս նավարկելու ձեռք բերված մակարդակը:

Ճշգրիտ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԼԱՐՄԱՆ ԱՂԲՅՈՒՐՆԵՐԻ ԿԻՐԱՌՄԱՆ ՈԼՈՐՏ.

Ճշգրիտ լարման հղումներ (VRS) անհրաժեշտ են շատ ծրագրերում, և դրանց կիրառությունները մշտապես ընդլայնվում են: Դրանք չափիչ գործիքներ են, կապի համակարգեր, նույնիսկ լիթիումի մարտկոցների լիցքավորիչներ, բայց
Ամենից հաճախ դրանց կարիքն առաջանում է անալոգային-թվային փոխարկիչների (ADC) կառուցման ժամանակ, որոնք ելքում ներկայացնում են մուտքային լարման հարաբերակցությունը հղման լարման թվային ձևով, և թվային-անալոգային փոխարկիչներ (DAC), որի ելքում նրանք ստանում են հղման աղբյուրի լարումը դրա թվային մուտքի ծածկագրով որոշված ​​սանդղակով: Այս սարքերից որոշներն ունեն ներկառուցված հղման աղբյուր, ոմանք պահանջում են արտաքին, և հաճախ սարքը կարող է աշխատել ինչպես արտաքին, այնպես էլ ներքին աղբյուրի հետ: Այսօր 12-բիթանոց ճշգրիտ DAC-ները և ADC-ները բավականին տարածված են դարձել: 20 կարգերի սահմանն անցել է ավելի քան 10 տարի առաջ։ Դեռևս 80-ականներին Մինսկի Էտալոն գործարանը զանգվածաբար արտադրեց AKSAMIT չափիչ համակարգը, որը մշակվել էր Վ.Մ. Մալիշևան ժամանակի հետ
22-բիթանոց ADC լուծում: Այսօր մի շարք ընկերություններ արտադրում են 24-բիթանոց ինտեգրված ADC-ներ, որոնց իրական լուծումը հասնում է 22 բիթ-ի։ Ինտեգրված DAC-ներում այսօր ձեռք բերված մակարդակը 18 բիթ է: Լարման չափման կամ վերարտադրման ճշգրտության մեջ որոշման չափը մեծապես կախված է հղման լարման աղբյուրից: ION-ի արժեքը սովորաբար ընդհանուր համակարգի մի փոքր մասն է, բայց կարող է զգալի ազդեցություն ունենալ դրա արդյունքում ստացված աշխատանքի վրա, ուստի դրա վրա խնայելն անիմաստ է: Բացի այդ, համակարգը հաճախ ներառում է մի քանի սարքեր՝ իրենց սեփական ION-ներով, և համակարգի ընդհանուր սխալը նվազեցնելու համար խորհուրդ է տրվում օգտագործել մեկ ION բոլոր սարքերի համար: Հաջորդը, ION-ների և դրանց կիրառման մի շարք կարևոր առանձնահատկություններ դիտարկվում են հիմնականում այս տեսակի առանձին սարքերի հետ կապված, թեև շատ դրույթներ նույն չափով կիրառվում են ներկառուցված ION-ների նկատմամբ:
Չափման տեխնոլոգիայի ճշգրտության բարձրացման միտումը միշտ եղել է, ապա մենք խոսում ենք շատ բարձր ճշգրտությունների մասին, և նպատակահարմար է գնահատել համաշխարհային չափագիտության մեջ ձեռք բերվածի մակարդակը:

ԼԱՐՄԱՆ ՎԵՐԱՐՏԱԴՐՄԱՆ ՀԱՍՏԱՏՎԱԾ ՃՇՇՏՈՒԹՅԱՆ

1972 թվականից ամբողջ աշխարհում 1962 թվականին հայտնաբերված Ջոզեֆսոնի քվանտային էֆեկտի հիման վրա կառուցվել են լարման ազգային ստանդարտներ։ Առանց հաշվի առնելու Ջոզեֆսոնի հիմնարար հաստատունը՝ կրճատված հարաբերականը
սխալը 5x10 -9 է, հաստատունը հայտնի է 4x10 -7 ճշտությամբ։ Այնուամենայնիվ, սա բարդ ստացիոնար տեղադրում է, որի հիմնական տարրը գործում է 4,2 Կ ջերմաստիճանում և որպես չափագիտական ​​պրակտիկայում լարման համեմատության ստանդարտ, օգտագործվում են 19-րդ դարից հայտնի գալվանական նորմալ տարրեր կամ դրանց գյուտարարի անունով: - Ուեսթոն emf-ի հետ: 1,018 V ստանդարտ շեղումով 5x10 -8-ից պակաս, խմբային անկայունությունը տարեկան 6x10 -7: Ցավոք, այս սարքերը շատ զգայուն են արտաքին պայմանների, ցնցումների և ջերմաստիճանի նկատմամբ: 20°C ջերմաստիճանի գործակիցը կազմում է -40,6 μV/°C: Ջերմաստիճանը փոխվելուց հետո զգալի ժամանակ է պահանջվում, երբեմն՝ մինչև մեկ ամիս, նման ճշգրտության հասնելու համար։ Կիսահաղորդչային հղման լարման աղբյուրների հետ համեմատելու համար ավելի հարմար է այդ քանակություններն արտահայտել հարաբերական միավորներով, որոնք սովորաբար օգտագործվում են նման սարքերի տեղեկատու տվյալների մեջ՝ ppm (promyl): 1 ppm - միլիոներորդ
չափված մեծության համամասնությունը. Այսպիսով, նորմալ տարրի լարման ստանդարտ շեղումը 0,05 ppm է, տարեկան անկայունությունը՝ 0,6 ppm, ջերմաստիճանի գործակիցը՝ մոտ -40 ppm։

ԻՈՆՆԵՐ՝ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԿԻՍԱհաղորդիչ ՍԱՐՔԵՐԻ ՎՐԱ

Զեների անցում

Կիսահաղորդչային էլեկտրոնիկայի մեջ կայուն լարում ստանալու համար առավել հաճախ օգտագործվում է Zener-ի խզումով pn հանգույցի ընթացիկ-լարման բնութագրիչի հակառակ ճյուղը։ Zener-ի խզումը տեղի է ունենում մոտավորապես 5-ից 10 Վ լարման դեպքում: Չափագիտական ​​լավ բնութագրեր ձեռք բերելու համար պահանջվում է հոսանք միացումից առնվազն մի քանի տասներորդ մԱ-ի միջոցով տվյալ հանգույցի լարումը և դրա միջով անցնող հոսանքը: Դրա փոխհատուցման համար Zener-ի ճշգրիտ դիոդներում Zener դիոդի հետ շարքում ներառված են բացասական ջերմաստիճանի գործակից ունեցող առաջ կողմնակալ դիոդներ: Կենցաղային ճշգրիտ zener դիոդում D818 կան 3 նման անցումներ Ընտրելով հոսող հոսանքը, հնարավոր է զգալիորեն բարելավել ջերմային կայունությունը: Հաճախ ներս
Տեխնիկական նկարագրություններում հայտնվում է «թաղված Զեներ» տերմինը։ Այն արտացոլում է տեխնոլոգիական տեխնիկան, երբ կայունությունը մեծացնելու համար կիսահաղորդչային բյուրեղի մակերևույթի տակ միացում է ձևավորվում և դրանից բաժանվում է պաշտպանիչ դիֆուզիոն շերտով, որը նվազեցնում է մեխանիկական սթրեսի, աղտոտման և ցանցի խանգարումների ազդեցությունը, որոնք առավել ցայտուն են: մակերեսը։ Zener-ի դիոդի կիրառմամբ լավագույն արդյունքները ձեռք են բերել կալիբրատորների ոլորտում համաշխարհային առաջատար Fluke Corp. Կալիբրատոր մոդելը 734A, որն օգտագործում է ընկերության կողմից հատուկ մշակված չիպ, որը չի վաճառվում առանձին, և ջերմային կայունացում, ունի կայունություն 0,8 ppm/ամսական և 2 ppm/տարի նույն լարման դեպքում, ինչ նորմալ տարրը, ջերմաստիճանից կախվածություն: 0,1 ppm/°C, այդ. համեմատելի է սովորական տարրի հետ:
Կիսահաղորդիչների առաջատար արտադրողների ինտեգրված լարման առևտրային հասանելի լավագույն հղումներն ունեն համեմատելի բնութագրեր: Օրինակ, ADR292-ն ունի 0,2 ppm/1000 ժամանակի անկայունություն
ժամ, այսինքն. գրեթե մեկուկես ամսում, իսկ ջերմաստիճանի գործակիցը 5...25 ppm/°C, REF102 մինչև 2,5 ppm/°C՝ ճշգրտման հնարավորությամբ, MAX671 ջերմաստիճանից կախվածությունը 1 ppm/°C-ից պակաս է առանց ջերմաստիճանի։ վերահսկողություն. Ճշգրիտ լարման հղման ինտեգրալային սխեմաներ ունեն ներկառուցված չիպի ջերմաստիճանի տվիչներ, որոնք կարող են զգալիորեն բարելավել չափումների արդյունքների ջերմաստիճանի կայունությունը երկու եղանակներից մեկով. կառուցել ճշգրիտ ջերմաստիճանի կայունացուցիչներ կամ ծրագրային կերպով ուղղել չափման արդյունքները: Որոշ ION-ներ ունեն ներկառուցված ջեռուցիչներ (LT1019):
Հարկ է նշել, որ բոլոր կիսահաղորդչային ION-ները ունեն ջերմաստիճանի հիստերեզ, այսինքն. երբ տաքացումից կամ հովացումից հետո վերադառնում է սկզբնական ջերմաստիճանին, հղման լարման արժեքը որոշակի սխալով վերադառնում է իր նախկին արժեքին: Նվազագույն արժեքը մոտ 20 ppm է (MAX6225): Ցավոք, ամենից հաճախ արտադրողը չի նշում այս արժեքը: Այս սխալից խուսափելու համար Fluke 734A ION calibrator-ը միշտ գտնվում է մշտական ​​ջերմաստիճանում, իսկ փոխադրման ժամանակ ջերմաստիճանի վերահսկման համար տրամադրվում է մարտկոց 36 ժամ շարունակական աշխատանքի համար: Եթե ​​անհրաժեշտ է ավելի բարձր հղման լարում, քան ապահովում է Zener-ի խափանումը, ապա zener դիոդները կարող են միացվել հաջորդաբար, իսկ zener դիոդների հատուկ ընտրությունը խմբերով թույլ է տալիս նվազեցնել ընդհանուր ջերմաստիճանի գործակիցը: Այս ճանապարհով աշխարհում լավագույն արդյունքները ձեռք են բերվել ռուսական Megavolt-Metrology ընկերության կողմից թեստի կողմից տրամադրված DWINA-1000 տեղադրման մեջ:
Կանադայի նոր IREQ կենտրոնին: Առավելագույն լարումը 1,000,000 V, հիմնական սխալը 20 ppm և ջերմաստիճանը 15°C-ից 35°C 2,5 ppm միջակայքում (նկատի ունեցեք, որ սա գրադիենտ չէ, այլ առավելագույն փոփոխություն այս միջակայքում:
ջերմաստիճաններ): Այնուամենայնիվ, շատ ավելի հաճախ պահանջվում են Zener-ի խզման լարումից ցածր լարումներ: Ակնհայտ և տարածված միջոց է Zener-ի դիոդից ստացված լարման ճշգրիտ բաժանումը, ինչպես դա արվում է AD584-ում, որն ունի միաժամանակ 10 Վ, 5 Վ և 2,5 Վ ելքեր
Zener-ի խզման մակարդակից ցածր հղման լարումներ ստանալու մեկ այլ ստանդարտ միջոց է օգտագործել «bandgap» սխեմաները, որոնք հայտնի են 1970-ականներից: Այս տերմինը, որը չունի ընդհանուր ընդունված ռուսերեն համարժեք, կարող է թարգմանվել որպես «p-n հանգույցի խոչընդոտող ներուժ»: Նման սարքի պարզեցված սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է Նկար 1-ում:

Նկ.1. Կայուն հղման լարման ստացում տիրույթի բացվածքի միացումում:

Այստեղ տրանզիստորների զույգը ստեղծում է ռեզիստորի R1-ի վրա: Լարման անկումը համաչափ է բացարձակ ջերմաստիճանին, որը փոխհատուցում է VBE տրանզիստորի բազային թողարկիչ լարման բացասական ջերմաստիճանի գործակիցը։ VZ շղթայի ելքային լարումը որոշվում է Բոլցմանի k հաստատունի, էլեկտրոնային լիցքի q, բացարձակ ջերմաստիճանի T և տրանզիստորների արտանետիչների ընթացիկ խտությունների հարաբերակցության միջոցով.
V Z =V BE + 2ΔV BE R1/R2 որտեղ ΔV BE = kT/q x lnJ1/J2
Հավասար արտանետիչ հոսանքներով և առաջին տրանզիստորի թողարկողի տարածքը 8 անգամ ավելի մեծ է, քան երկրորդը, զրոյական ջերմաստիճանի գործակիցը ձեռք է բերվում V Z իր 1,205 Վ արժեքով, որը համապատասխանում է p-n հանգույցի արգելքի լարմանը, որը էքստրապոլացված է ջերմաստիճանին: բացարձակ զրո, ինչի հետ է կապված սարքի անվանումը: Ուժեղացուցիչի ելքի և տրանզիստորների հիմքերի միջև լարման բաժանարար ներառելը թույլ է տալիս ստանալ մեծ V Z արժեքներ: Ջերմաստիճանից կախված լարումը R1-ի վրա օգտագործվում է չափման ջերմաստիճանը, ինչպես օրինակ AD780-ում: Քանի որ VBE արժեքը հակադարձ համեմատական ​​է, իսկ փոխհատուցման արժեքը ուղիղ համեմատական ​​է բացարձակ ջերմաստիճանին, փոխհատուցման ճշգրտությունը կախված է ջերմաստիճանից, իսկ ամբողջ սարքի համար՝ աշխատանքային ջերմաստիճանի տիրույթից: Կախված վերջինից՝ արտադրողի կողմից ջերմաստիճանի սխալը կարող է սահմանվել որպես շատ փոքր, օրինակ՝ 3 ppm/°C (REF01): Այս տեսակի սարքն ունի զգալիորեն ցածր էներգիայի սպառում, ինչը հատկապես կարևոր է բջջային արտադրանքներում օգտագործելու համար: Օրինակ, LT1634 ընտանիքը լարումներով
1,25 V, 2,5 V, 4,096 V և 5 V լարումը սպառում է ընդամենը 10 µA նախնական ճշգրտությամբ 0,2%, ջերմային կայունությամբ 25 ppm/°C և մուտքային և ելքային լարումների նվազագույն տարբերությամբ 0,9 V: Սարքերը հասանելի են երկու տարբերակով: շղթայի նախագծման ընտրանքներ. Երկու տերմինալ կամ զուգահեռ (շանթ) արտաքին հոսանքի-լարման բնութագրերով, որոնք նման են zener դիոդին: Նրանք պահանջում են արտաքին հոսանքը սահմանափակող սարք, ինչպիսին է ռեզիստորը: Երեք տերմինալ

(սկզբունքորեն, բայց իրականում կարող է ունենալ ավելի շատ քորոցներ) կամ սերիական (սերիա)
ապահովում է հոսանքներ, որոնք հոսում և դուրս են գալիս ION առանց արտաքին բաղադրիչների, և ներքին հղման լարման շղթայի միջով հոսանքը, ի տարբերություն առաջին տարբերակի, անկախ է բեռից: Նշենք, որ Zener-ի խզման վրա հիմնված ION-ները արտադրվում են միայն երկրորդ տարբերակի համաձայն: Առաջինի համարժեքը ճշգրիտ zener դիոդներն են:

XFET™ ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱ

Analog Devices-ը արտոնագրել է կայուն հղման լարումներ ստանալու նոր մեթոդ: Մոտ 0,5 Վ լարման տարբերություն սիլիցիումի բացասական ջերմաստիճանի ճշգրիտ սահմանված դիէլեկտրական հաստատունով
մոտ 120 ppm/°C շրջադարձի գործակիցը ստացվում է երկու դաշտային տրանզիստորների արտահոսքերում՝ դարպասի մեկուսացումով p-n հանգույցով (նկ. 2):

Նկ.2. XFET շղթայում կայուն հղման լարման ստացում:

ունենալով անջատման տարբեր լարումներ և աշխատող միևնույն արտահոսքի հոսանքներով: Կառուցվածքային առումով, FET1-ը և FET2-ը տարբերվում են միայն դարպասի կոնֆիգուրացիայից: Ջերմաստիճանի ճշգրիտ փոխհատուցումը ձեռք է բերվում ջերմաստիճանի համաչափ ընթացիկ աղբյուրի օգտագործմամբ IPTAT: Շղթայի ելքային լարումը որոշվում է արտահայտությամբ.
V OUT = ΔV P (R1 + R2 + R3)/R1 + IPTAT R3 XFET-ի հիմնական առավելությունները bandgap սարքերի նկատմամբ աննախադեպ ժամանակի կայունությունն են՝ 0,2 ppm 1000 ժամում, մոտավորապես 4 անգամ ավելի քիչ աղմուկ՝ կայունությամբ և նույն կարգի արդյունավետությամբ: ձեռք է բերվել հիմնական ընթացիկ կրիչների վրա աշխատանքի շնորհիվ: Գյուտն իրականացվում է ADR290, ADR291, ADR292, ADR293 սերիական տիպի սարքերում՝ համապատասխանաբար 2,048 V, 2,5 V, 4,096 V և 5 V լարումներով, որոնք աշխատում են 12 μA սպառման հոսանքի և մուտքային և ելքային լարումների միջև տարբերությամբ: ավելին
0.6 V. Սկզբնական ելքային լարման սխալ 2 մՎ, ջերմաստիճանի գործակիցը 8 ppm/°C, աղմուկը 6 μV պիկ-գագաթնակետ 0.1 Հց-ից մինչև 10 Հց և աղմուկի սպեկտրային խտությունը 1 կՀց-ում 420 nV/Hz -1/2 է:

ՆԵՐՔԻՆ ԻՈՆՆԵՐՈՎ DAC-ի և ADC-ի առավելագույն ճշտության ձեռքբերում.

DAC-ներում և ADC-ներում արտաքին ճշգրիտ հղման լարման աղբյուրների օգտագործման հիմնական պատճառը հնարավոր առավելագույն ճշգրտության հասնելու ցանկությունն է: Եթե ​​օգտագործվում են ներկառուցված հղման լարման աղբյուր ունեցող սարքեր, ապա պետք է հաշվի առնել, որ արտադրողները հաճախ օգտագործում են փոխարկիչների փոխանցման գործակիցների գործարանային կարգավորում՝ այդպիսով փոխհատուցելով ներքին հղման աղբյուրի լարման շեղումը անվանական արժեքից. որը գտնվում է ոչ ավելի, քան 0,5...1% միջակայքում: Պարզապես ներքին աղբյուրը արտաքին ճշգրտությամբ փոխարինելը կարող է ոչ միայն բացարձակ արժեքով դրական ազդեցություն չտալ, այլև հանգեցնել բացասական արդյունքների։ Իհարկե, այս դեպքում ժամանակի և ջերմաստիճանի կայունությունը կբարելավվի, բայց ընդհանուր առմամբ փոխակերպման բացարձակ ճշգրտությունը բարելավելու համար անհրաժեշտ է գործարանային ճշգրտմամբ ներմուծված բազմապատկման սխալի ուղղում: Սա սովորաբար ձեռք է բերվում հղման աղբյուրը կարգավորելու միջոցով: Նման ճշգրտումը ±3%-ի սահմաններում նախատեսված է շատ ճշգրիտ գործիքներում:

Նկ.3. Ելքային լարման ուղղման միացում REF102-ում:

Նկար 3-ը ցույց է տալիս REF102 ճշգրտման սխեման ±25 մՎ-ի սահմաններում, եթե կարճ միացնեք 1 MΩ դիմադրությունը, ճշգրտման սահմանները կընդլայնվեն մինչև ±300 մՎ:

Մատակարարման լարման, բեռի, մատակարարման հաղորդիչների ազդեցությունը.

Երբ սնուցման լարումը փոխվում է, ION-ի ելքային լարումը նույնպես փոքր-ինչ փոխվում է, ինչը պետք է հաշվի առնել։ Երբեմն այս փոփոխությունը նշվում է բացարձակ արժեքներով, երբեմն՝ հարաբերական։ Այս պարամետրը ցույց է տալիս, թե որքան պետք է կայունացվի հղման մուտքային լարումը` պահանջվող ճշգրտությունը ստանալու համար:
ION-ի ելքային լարման փոփոխությունը՝ կախված բեռի հոսանքից, կարելի է գտնել նաև տեղեկատու գրքերում, և դրանք կարող են նաև նշվել ինչպես բացարձակ, այնպես էլ հարաբերական միավորներով: Այս արժեքների կարգը բարձրորակ սերիական իոնատորների համար կազմում է 20 ppm/mA (REF102) մինչև 30 ppm/mA (ADR290): Ճշգրիտ փոխարկիչներում արտաքին հղման լարման աղբյուրների օգտագործումը պահանջում է հաշվի առնել հղման լարումը մատակարարող հաղորդիչների լարման անկումը: ADC-ների և DAC-ների տեղեկատու մուտքային սպառումը հաճախ մի քանի միլիամպերի կարգի է, իսկ ֆլեշ ADC-ների դեպքում՝ նույնիսկ ավելին: Օրինակ, Raytheon-ի TDC1035 ֆլեշ ADC-ն պահանջում է 2 Վ հենակետային լարում 35 մԱ-ում: 0,1 Օմ հաղորդիչի դիմադրության դեպքում լարման անկումը կկազմի 3,5 մՎ, ինչը մոտ է ADC-ի երաշխավորված բացարձակ սխալին՝ 3,9 մՎ: Ի լրումն պասիվ միջոցառումների, ինչպիսիք են հաղորդիչների դիմադրության նվազեցումը` մեծացնելով դրանց լայնությունը, որոշ ճշգրիտ լարման հղումներ (օրինակ՝ MAX671, AD688) ունեն ներկառուցված միջոցներ՝ այս երևույթի դեմ պայքարելու համար՝ անցնելով բեռի հետ չորս լարային միացման համակարգին ( Կելվինի շրջան): Այս դեպքում հողի չափիչ մուտքերը և հղման աղբյուրի հետադարձ կապը միացված են բեռին առանձին հաղորդիչներով: Այս սարքերից մեկի՝ MAX670-ի պարզեցված դիագրամը ներկայացված է Նկար 4-ում։

Նկ.4. 4 մետաղալար (Kelvin) դիզայն՝ կապարի լարերի ազդեցությունը նվազեցնելու համար

Այստեղ SENSE1 և GND SENSE1 կապերն օգտագործվում են ելքային լարումը շտկելու համար, իսկ SENSE2 և GND SENSE2 կապերը՝ բեռնվածքի հոսանքի ազդեցությունը փոխհատուցելու համար: Սովորաբար, ճշգրիտ ION-ների ելքային հոսանքը 5...30 մԱ է, որը որոշ դեպքերում, օրինակ, վերը նշված TDC1035-ի համար բավարար չէ և անհրաժեշտ է օգտագործել լրացուցիչ արտաքին բուֆեր։ Շղթայի դեպքում
Քելվին, ION-ի բեռնվածքի հզորությունը ճշգրտության նվազագույն կորստով մեծացնելու համար, լրացուցիչ բուֆերը պետք է ծածկվի ION-ի հետ ընդհանուր հետադարձ կապով, ինչպես ցույց է տրված նկ. 5-ում:

Նկ.5. Բեռնատարողունակության ավելացում բուֆերով 4 լարային Կելվինի շղթայում:

Լրացուցիչ տրանզիստորի միջոցով ելքային հոսանքը մեծացնելու մեկ այլ օգտակար տարբերակ ներկայացված է նկ. 6-ում

Նկ.6. Տրանզիստորի միջոցով բեռնվածքի հզորության ավելացում

Երբ բեռնվածքի հոսանքը հասնում է մի արժեքի, որը ստեղծում է մոտ 0,6 Վ լարման անկում R1 ռեզիստորի վրա, որի ժամանակ տրանզիստորը սկսում է բացվել, ION-ը հիմնականում գործում է նորմալ միացման ռեժիմում: Ավելին, ION-ի ելքային հոսանքի աճը մեծանում է տրանզիստորի բազային հոսանքով, իսկ սարքի ելքային հոսանքն ամբողջությամբ՝ տրանզիստորի հոսանքի հզորությամբ բազմապատկած քանակով, որը կարող է տատանվել մի քանի տասնյակից մինչև մի քանիսը: հազ. Նման շղթան դժվար չէ իրականացնել Քելվինի շղթային մոտ տոպոլոգիայով։

Երբեմն անհրաժեշտություն է առաջանում օգտագործել ION-ը, ինչպես zener դիոդը, որպես լարման սահմանափակիչ, այսինքն. մուտքային հոսանքով: Դժվարություններ չեն առաջանում երկու տերմինալային սարքերի հետ, որոնք ունեն Zener դիոդի նման հոսանքի լարման բնութագրեր, թեև դրանցից շատերը bandgap սարքեր են:
Սովորաբար, շարքի հղումը գործում է որպես դրական լարման աղբյուր (հոսանքից դուրս): Որպես կանոն, բոլոր նման սարքերը հագեցած են ներքին բուֆերով, որը թույլ է տալիս աշխատել ինչպես արտահոսող, այնպես էլ ներհոսող հոսանքով, սակայն վերջիններիս համար առավելագույն թույլատրելի արժեքը կարող է շատ ավելի ցածր լինել: Օրինակ, AD584-ի համար այն 10 մԱ և 5 մԱ է, իսկ REF02-ի համար՝ նույնիսկ 10 մԱ և 0,3 մԱ: Արտադրողի տվյալներից անհրաժեշտ է ստուգել, ​​որ ընտրված ռեժիմը ընդունելի է սարքի համար սուզվող հոսանքի ռեժիմում: Եթե ​​վերջինս անբավարար է, սարքի հոսանքի բնութագիրը կարող է տեղաշարժվել՝ միացնելով մուտքային հոսանքի լրացուցիչ աղբյուր իր ելքի վրա, կամ առնվազն դիմադրություն դրա ելքի և ընդհանուր տերմինալի (հողի) կամ բացասական լարման աղբյուրի միջև:

ԲԱՑԱՍԱԿԱՆ ՀԱՏՈՒԿ ԼԱՐՄԱՆՆԵՐԻ ՍՏԱՆՈՒՄ

Ամենից հաճախ, ճշգրիտ լարման հղումները կատարվում են դրական լարումների համար, չնայած կան բացառություններ, օրինակ, MX2701: Դրական աղբյուրներից բացասական լարումներ ստանալու համար ինվերտորների օգտագործումը անցանկալի է, քանի որ դա կավելացնի ինվերտորի սխալը: Հնարավոր է միացնել երկու տերմինալային աղբյուր, որը նման է zener դիոդին, այսինքն. անհրաժեշտ է բացասական հոսանք կիրառել նրա բացասական տերմինալին, առնվազն բացասական լարման աղբյուրին միացված ռեզիստորի միջոցով: Եթե ​​դրական լարումների համար անհրաժեշտ է օգտագործել երեք տերմինալային շղթա, ապա դրա ելքը պետք է հիմնավորված լինի, և բացասական հոսանք, որը բավարար է բեռը և սարքի սեփական կարիքները սնուցելու համար, պետք է մատակարարվի սարքի ընդհանուր տերմինալին (սովորաբար նշվում է որպես GND): ) օգտագործելով հոսանքի աղբյուր կամ առնվազն դիմադրություն: Համոզվեք, որ մուտքային կապիչների և GND-ի միջև լարումը չի գերազանցում սարքի համար թույլատրելի արժեքը: Որոշ ION-ներ տրամադրում են նաև բացասական լարման այլ տարբերակներ։

Նկ.7. AD688-ով երկբևեռ լարման հղում ստանալը:

Նկար 7-ը ցույց է տալիս AD688 միացման սխեման երկբևեռ լարման ստացման համար, օգտագործելով լրացուցիչ բուֆերները, որոնք ներառված են դրա բաղադրության մեջ: Պետք է հիշել, որ այն դեպքերում, երբ պահանջվում է առավելագույն ճշգրտություն, անցանկալի է լրացուցիչ տարրերի ցանկացած օգտագործում, նույնիսկ նրանք, որոնք տեղակայված են նույն հիմքի վրա:

ԱՂՄՈՒԿԻ ՆՎԱԶԵՑՈՒՄ ԵՎ ԿԱՅՈՒՆՈՒԹՅՈՒՆ

Աղմուկը, հատկապես բարձր հաճախականության աղմուկը նվազեցնելու համար որոշ տեղեկատու աղբյուրներ ունեն հատուկ տերմինալներ ֆիլտրի կոնդենսատորների միացման համար: Նկար 8-ում:

Նկ.8. Աղմուկի նվազեցում` միացնելով ֆիլտրի կոնդենսատորները:

Ներկայացված է REF102-ի պարզեցված դիագրամ: Քանի որ աղմուկի հիմնական աղբյուրը Zener դիոդն է, արտաքին 1 µF կոնդենսատորը միացնելով աղմուկի նվազեցման պինդերի և Common-ի միջև, նվազեցնում է աղմուկը 800 µV-ից մինչև
200 μV գագաթից գագաթ (5 μV գագաթից գագաթ 0,1 Հց...10 կՀց միջակայքում): Որոշակի էֆեկտ կարելի է ձեռք բերել՝ միացնելով կոնդենսատորը բեռին զուգահեռ: Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ դա կարող է հանգեցնել բուֆերի առաջացմանը և արտադրողի տվյալների հետ ստուգել, ​​թե ինչ առավելագույն կոնդենսիվ բեռներ են թույլատրվում: Օրինակ, REF102-ը թույլ է տալիս միայն 1 nF, թեև նույն ընկերության այլ ապրանքների համար թույլատրվում և նույնիսկ խորհուրդ է տրվում 1 μF:

ԺԱՄԱՆԱԿԸ ՀԱՍՏԱՏԵԼՈՒ ԳՈՐԾԱՌՈՒԹՅԱՆ ՌԵԺԻՄԸ

Էլեկտրաէներգիայի կիրառումից հետո հղման լարման աղբյուրների ելքային լարումը հաստատելու սովորական ժամանակը կազմում է մոտ 1 ... 10 ms
ջերմային ռեժիմի սահմանում, որն ապահովում է հղման տվյալների մեջ տրված ճշգրտությունը: Եթե ​​ցանկանում եք նվազեցնել աշխատանքային ռեժիմը հաստատելու ժամանակը, դուք պետք է ընտրեք սարքի տեսակ, որը նախատեսված է արագ գործարկման համար, և
նվազագույնի հասցնել ինչպես կոնդենսիվ բեռները, այնպես էլ ֆիլտրի տանկերը: Օրինակ, REF01-ը և REF02-ը ունեն շատ լավ մեկնարկային բնութագրեր. նստեցման ժամանակը մինչև ±0.1% 5 մկվ-ից ոչ ավելի է: REF102-ի ջերմային ռեժիմը հաստատելու ժամանակը 15 մկվ-ից ոչ ավելի է (!):

Ճշգրիտ ԸՆԹԱՑՔԱՅԻՆ ԱՂԲՅՈՒՐՆԵՐԻ ԿԱՌՈՒՑՈՒՄ

Ճշգրիտ ընթացիկ աղբյուրների անհրաժեշտությունը շատ ավելի քիչ է տարածված, քան ճշգրիտ լարման աղբյուրների համար: Հաշվի առնելով այս հանգամանքը, շատ արտադրողների շարքում ընթացիկ աղբյուրները կամ բացակայում են (Անալոգային սարքեր, Maxim) կամ ներկայացված են շատ խնայողաբար - Burr-Brown - միջին բնութագրերով մեկ տեսակ
(REF200): Ճշգրիտ ընթացիկ աղբյուրները սովորաբար կառուցվում են ION-ի հիման վրա: Ստանդարտ լուծումը հիմնավորված բեռը R L դրական հոսանքով սնուցելու համար ներկայացված է Նկար 9-ում:

Նկ.9. Ստանդարտ միացում՝ ճշգրիտ հոսանքի աղբյուրի կառուցման համար:

Գործառնական ուժեղացուցիչ Ա ծածկված է ընթացիկ բացասական հետադարձ կապով դաշտային տրանզիստորի FET-ի և R1 ռեզիստորի միջոցով, որը որոշում է կայունացման հոսանքի I REF մեծությունը, որը մատակարարվում է բեռին R L: Դաշտային տրանզիստորի օգտագործումը անհրաժեշտ է նվազագույնի հասցնելու ճյուղային հոսանքը հոսանքի կարգավորող տարրի (այստեղ FET) կառավարման միացումում: Մեկ այլ լավ հնարավորություն է ներկայացնում ցածր հոսանքի իոնային իոնները, որոնք կառուցված են bandgap-ի և XFET սկզբունքների վրա: Նման դիագրամը ներկայացված է Նկար 10-ում:

Նկար 10. Ճշգրիտ իոնային հոսանքի աղբյուր

Այստեղ բեռին մատակարարվող I OUT կայունացման հոսանքի մեծությունը հավասար է ION-ի ելքին և ION-ի ինքնասպառման հոսանքին միացված R դիմադրության միջոցով հոսանքների գումարին: Քանի որ այն կարող է լինել 10...20 μA, և IN և G ION տերմինալների միջև կիրառվող լարման փոփոխությունը կազմում է 30 ppm/V կարգի, այս սկզբունքով կարելի է կառուցել ճշգրիտ հոսանքի աղբյուր՝ արդեն ընթացիկ արժեքով: մոտ 1...2 մԱ:

Պատյան և տեղադրում

Արդյունքների առավելագույն ճշգրտություն և կայունություն ստանալու համար պետք է հաշվի առնել նաև մեխանիկական սթրեսը և բյուրեղում ջերմաստիճանի բաշխման միատեսակությունը:
Մեխանիկական լարումներ են առաջանում բյուրեղը փաթեթի մեջ տեղադրելու ժամանակ՝ բյուրեղի և պատյանի ընդլայնման տարբեր ջերմաստիճանային գործակիցների պատճառով և տպագիր տպատախտակի դեֆորմացիաները բյուրեղին փոխանցելու արդյունքում: Այս ազդեցությունները նվազեցնելու համար օգտագործվում են հատուկ տեխնոլոգիական մեթոդներ, ինչպիսիք են սարքի դիզայնի մեջ հատուկ հատկություններով սիլիցիումի կամ պոլիմերային շերտերի ներմուծումը: Մնացորդային սթրեսները վերացնելու համար խորհուրդ է տրվում նաև, որ մատակարարից ION միկրոսխեմա ստանալուց հետո այն մեկ շաբաթ պահել 100°C ջերմաստիճանում: Տպագիր տպատախտակի դեֆորմացիայից առաջացող մեխանիկական սթրեսները նույնպես կարող են էական դեր խաղալ: Այսպիսով, նկարագրված է դեպք, երբ ելքային լարումը փոխվել է տպագիր տպատախտակի 56 ppm-ով դեֆորմացիայի պատճառով: Հետևաբար, նախագծելիս կարևոր է ապահովել ճկուն մեխանիկական կապ այն տարածքի միջև, որտեղ տեղադրված է ION-ը և տպագիր տպատախտակի մնացած մասը, մի թաղեք IC կապանքները ամբողջ խորությամբ.
Ավելի լավ է օգտագործել հատուկ ճկուն ամրացումներ: Լավագույն արդյունքը ձեռք է բերվում մետաղական պատյաններով, որոնք բյուրեղը մոնտաժելիս մեխանիկական սթրես չեն ստեղծում: Նիհար ներքին հաղորդիչները դեպի մետաղալարերի լարերը և ինքնին լարերը գործնականում վերացնում են մեխանիկական միացումը տպագիր տպատախտակին, իսկ մետաղական կեղևը մեծացնում է ջերմային իներցիան և ջերմաստիճանի բաշխման միատեսակությունը չիպի վրա: Լավ արդյունքներ են ձեռք բերվել նաև SO և SOT-23 մակերևութային մոնտաժային փաթեթներով:

ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ:

1. Շվեբեր Բ. Լարման ռեֆերանսներում ներդրումները մեծ շահաբաժիններ են տալիս համակարգի: Electronic Design News, 1998, Ապրիլ, էջ 23:
2. Պետական ​​առաջնային ստանդարտ և էլեկտրաշարժիչ ուժի և լարման չափման միջոցների պետական ​​ստուգման սխեման:
3. Fluke Corporation, Catalog 1997/98.
4. Ա.Բոյարին, Գ.Ա. Վլադիմիրով, Տ.Վ. Միշուկը, Վ.Ն. Յարոսլավսկի, Բարձր լարման ստանդարտների նոր սերունդ, օրենսդրական և կիրառական չափագիտություն, 1995 թ., թիվ 5։
5. Widlar R.J., IC լարման կարգավորիչների նոր զարգացումներ: IEEE International Solid-State Conference, 1970, Session FAM 13.3.
6. Անալոգային սարքեր, դիզայներների տեղեկատու ձեռնարկ, Ձմեռ 97/98 (CD):
7. Burr-Brown Corporation, 1998 CD-ROM կատալոգ:
8. Maxim, Ծրագիր 1/98 (CD).
9. Raytheon, Electronics Semiconductor Division, 1997 Data Book (CD):
10. Kester W. Linear Design սեմինար, Analog Devices Inc., 1995, Գլուխ 8:

Աղյուսակ 1. Ճշգրիտ լարման հղումների արտադրողներ