Referans XFET ™

Nan lòd pou yon siyal analòg reprezante (oswa yo dwe reprezante pa) yon nimewo dijital, yon referans, anjeneral vòltaj, ki nesesè yo tradwi echèl la. Se konsa, yon konvètisè A / D pwodui yon nimewo dijital pwopòsyonèl ak rapò a nan yon siyal analòg nan yon vòltaj referans; ak yon konvètisè D / A pwodui yon pwodiksyon ki se yon fraksyon nan vòltaj la plen echèl oswa aktyèl, etabli pa yon referans. Si siyal la referans devlope yon erè nan + 1%, li pral lakòz yon erè pwopòsyonèl sistèm: pwodiksyon an analòg nan yon DAC ap ogmante pa 1%, ak pwodiksyon dijital la nan yon ADC ap diminye pa 1%. Nan sistèm kote mezi absoli yo mande, presizyon sistèm lan trè depann sou presizyon referans lan. Nan segondè-rezolisyon done-akizisyon sistèm, espesyalman sa yo ki dwe opere sou yon ranje tanperati lajè, segondè-estabilite referans yo se yon dwe. Se presizyon nan nenpòt ki konvètisè limite pa sansiblite nan tanperati ak flote tèm long nan referans vòltaj li yo. Si referans vòltaj la pèmèt yo kontribye yon erè ki ekivalan a sèlman 1/2 nan yon ti jan pi piti-siyifikatif (1 LSB = 2-n nan echèl konplè), li ka etone yo wè jis ki jan bon referans a dwe, menm pou excursions ti tanperati. Men, lè chanjman tanperati yo gwo, konsepsyon referans lan se yon gwo pwoblèm. Pou egzanp, yon autocalibrated vre 16-ti jan A / D konvètisè gen yon LSB nan 15.2 pati pou chak milyon (ppm) nan echèl plen. Pou ADC a gen yon presizyon absoli nan 16 Bits, erè a vòltaj-referans sou seri a tanperati opere tout dwe mwens pase oswa egal a 1/2 LSB, oswa 7.6 ppm. Si flote referans lan se 1 ppm / ° C, lè sa a (neglije tout lòt sous erè) swing tanperati total la pa dwe depase 7.6 ° C pou kenbe vrè presizyon 16-bit. Sous lòt nan erè, souvan neglije, se bri referans; kenbe li ba (tipikman mwens pase 1/4 LSB) se kritik pou presizyon segondè. Nonlinearite nan koyefisyan tanperati referans lan ak gwo isterèz tèmik se lòt sous erè ki ka siyifikativman afekte presizyon sistèm an jeneral. Kalite referans Zener * diodes: lajman itilize pou anpil ane se tanperati-konpanse Zener dyòd la, ki te pwodwi pa pann an ranvèse nan junction baz-emeteur nan sifas la nan aparèy la. Zeners gen gout vòltaj konstan, espesyalman lè yo itilize nan yon sikwi ki ka bay yon aktyèl konstan ki sòti nan yon vòltaj ekipman pou pi wo. Zeners yo disponib nan yon pakèt opsyon vòltaj: soti nan apeprè 6 V a 200 V, tolerans nan 1.0% a 20%, ak pouvwa dissipation soti nan yon fraksyon nan yon Watt a 40 oswa 50 W. Sepandan yo gen anpil enpèfeksyon. Yo souvan egzije sikwi adisyonèl pou jwenn enpedans pwodiksyon ki ba, tolerans vòltaj aparèy ki pa koute chè yo jeneralman pòv; yo fè bwi ak trè sansib a chanjman nan aktyèl ak tanperati, epi yo sansib a chanje avèk tan. Antere l ', oswa soutèren Zener se sous la referans pi pito pou aparèy IC egzat. Nan yon referans Zener soutèren, zòn nan ranvèse ranvèse kouvri pa yon difizyon pwoteksyon kenbe li byen anba enpurte yo, ensistans mekanik ak defo kristal yo te jwenn nan sifas la. Depi efè sa yo kontribye nan bri ak alontèm enstabilite, dyòd la pann antere a se mwens bwi ak plis ki estab pase Zeners sifas yo. Sepandan, li mande pou yon ekipman pou pouvwa nan omwen 6 V epi yo dwe trase plizyè santèn mikroamperes kenbe bri a nan yon nivo pratik. * Remak: Dyod Referans ka itilize de kalite fenomèn pann, Zener ak lavalas. Pifò dyod referans anplwaye mòd lavalas ki pi wo-vòltaj la, men tout te vin rele dyod "Zener". Bandgaps: Yon lòt teknik konsepsyon popilè pou referans vòltaj itilize prensip bandgap: Vbe nan nenpòt tranzistò Silisyòm gen yon tempco negatif nan apeprè 2 mV / ° C, ki ka ekstrapole a apeprè 1.2V nan zewo absoli (vòltaj bandgap nan Silisyòm) . Diferans ki genyen nan baz vòltaj-emeteur ant tranzistò matche opere nan diferan dansite aktyèl yo pral pwopòsyonèl ak tanperati absoli (PTAT). Sa a vòltaj, ajoute nan yon Vbe ak koyefisyan tanperati negatif li yo, pral reyalize vòltaj la bandgap konstan. Sa a ka vòltaj tanperati-envariant dwe itilize kòm yon "ki ba-vòltaj Zener dyòd a jonksyon" nan yon koneksyon shunt (AD1580). Pi souvan, li se anplifye ak tampon yo pwodwi yon valè vòltaj estanda, tankou 2.5 oswa 5 V. Referans vòltaj bandgap la te atenn yon wo degre de revizyon depi entwodiksyon li yo ak lajman itilize; poutan li manke presizyon anpil nan sistèm elektwonik jodi a mande yo. Pratik referans bandgap yo pa te note pou bon pèfòmans bri, montre isterèz tanperati konsiderab, epi yo gen alontèm estabilite depann sou valè absoli nan omwen yon rezistans sou-chip. Yon nouvo prensip - XFET ™ a: Avèk pwopagasyon nan sistèm lè l sèvi avèk Pwodwi pou 5-V ak bezwen an ap grandi pou operasyon nan ak anba a 3 vòlt, konsèpteur nan ICs ak sistèm bezwen pèfòmans-wo vòltaj referans ki ka opere nan ray ekipman pou byen anba a > 6 V ki nesesè pou antere-Zener dyod. Tankou yon aparèy dwe konbine operasyon ki ba-pouvwa ak bri ki ba ak flote ki ba. Dezirab tou se koyefisyan tanperati lineyè, bon estabilite alontèm ak isterèz ba tèmik. Pou satisfè bezwen sa yo, yo te kreye yon nouvo achitekti referans pou bay referans vòltaj sa a anpil vle. Teknik la, ame XFET ™ (eXtra anjandre FET), bay yon referans ki ba-bri ki egzije pou rezèv ki ba kounye a epi li bay amelyore tanperati koyefisyan linearite ak isterèz ba tèmik. Nwayo a nan referans a XFET konsiste de de tranzistò junction jaden-efè, youn nan ki gen yon implant chanèl siplemantè ogmante vòltaj zongle-off li yo. Avèk tou de JFETs kouri nan menm aktyèl la drenaj, se diferans lan nan zongle-off vòltaj anplifye ak itilize yo fòme yon referans vòltaj trè ki estab. Vòltaj la referans intrinsèques se sou 500 mV, ak yon koyefisyan tanperati negatif sou 120 ppm / K. Se pant sa a esansyèlman fèmen nan konstan nan dyelèktrik nan Silisyòm ak se byen rekonpanse pou pa ajoute yon tèm koreksyon pwodwi nan menm fason an kòm pwopòsyonèl-a-absoli tanperati (PTAT) tèm yo itilize pou konpanse referans bandgap. Sepandan, koyefisyan nan tanperati intrinsèques nan XFET a se kèk trant fwa pi ba pase sa yo ki nan yon bandgap. Kòm yon rezilta, anpil mwens koreksyon ki nesesè. Sa a gen tandans rezilta nan anpil mwens bri, depi pi fò nan bri a nan yon referans bandgap soti nan sikwi tanperati-konpansasyon an. Tèm koreksyon tanperati a bay yon aktyèl, IPTAT, ki pozitif ak pwopòsyonèl ak tanperati absoli (Figi 1). Figi 1. Senplifye dyagram schematic nan referans ADR29x. Seri ADR29x yo se premye nan yon fanmi k ap grandi nan referans ki baze sou achitekti a XFET. Yo opere nan ray ekipman pou soti nan 2.7 a 15 V epi trase jis 12 µA. Opsyon vòltaj Sòti gen ladan 2.048 V (ADR290), 2.5 V (ADR291), 4.096 V (ADR292), ak 5 V (ADR293). Fwi nan nouvo teknoloji a: Topoloji sikwi XFET la gen avantaj enpòtan sou pifò referans bandgap ak Zener. Lè w ap opere nan menm aktyèl la, vòltaj pik-a-pik bri ki soti nan yon referans XFET nan frekans ant 0.1 ak 10 Hz se tipikman 3 fwa mwens pase sa pou yon bandgap (gade konparezon ant REF192 a ak ADR291). Altènativman, yon referans bandgap bezwen kouri nan tipikman 20 fwa rezèv aktyèl la nan yon referans XFET yo nan lòd yo bay ekivalan pèfòmans bri-a-pik bri (ADR291 vs. AD680). Referans XFET la gen yon koyefisyan tanperati trè plat oswa lineyè sou ranje tanperati pwolonje endistriyèl opere. Pi bon referans bandgap ak vòltaj Zener yo tipikman gen koyefisyan tanperati ki pa lineyè nan ekstrèm tanperati yo. Sa yo nonlinearities yo pa konsistan de pati a pati, se konsa yon senp ROM / lojisyèl gade-up tab pa ka itilize pou koreksyon koyefisyan tanperati. Tanperati koyefisyan linearite se yon spesifikasyon trè enpòtan pou aplikasyon pou DVM. Yon lòt gwo avantaj nan XFET la se ekselan estabilite alontèm li yo. Flote li yo se mwens pase yon senkyèm sa yo ki an yon referans bandgap ak konparab ak sa yo ki an referans Zener (gade nan tablo). Table 1. Konparezon Zener, Bandgap, ak XFET Referans Paramèt ADR291 AD586 AD680 REF192 Referans Topoloji XFET Antere Zener Bandgap Bandgap Pwovizyon pou Voltage (V) +3.0 +15.0 +5.0 +3.3 Sòti Voltage (V) 2.5 5 2.5 2.5 Premye presizyon (mV) * max ± 2 ± 2 ± 5 ± 2 Tan koyefisyan (ppm / ° C) * max 8 (-25 a +85) 2 (0 a +70) 20 (-40 a +85) 5 (-40 a +85) Bri Voltage 0.1 a 10 Hz (µV pp) 8 4 10 25 Repo Kouran (µA) max, 25 ° C 12 3000 250 45 Liy Règleman (ppm / V) *, max 100 100 40 4 Règleman Chaj (ppm / mA) * max 100 100 100 10 Range tanperati opere (° C) -40 a +125 -40 a +85 -40 a +85 -40 a +85 * Top klas Malgre aktyèl la ki repo ba, fanmi an ADR29x yo kapab fournir 5 mA a chaj la ki sòti nan yon etap pwodiksyon PNP ki ba-kite; e pa gen okenn egzijans pou yon kondansateur pwodiksyon dekouple. Hysterèz tèmik ak desen XFET la pi bon pase ak bandgaps. Aparèy pwodiksyon montre apeprè 200 µV nan rekiperabl ak ki pa kimilatif chanjman lè sibi yon 100-kelvin chòk tèmik vs. yon chanjman 500 a 1000-µV nan bandgaps konparab. Avantaj nan pèfòmans jeneral ofri nan achitekti propriétaires XFET ADI a nan sistèm pòtab ki egzije pou presizyon, estabilite, ak pouvwa ki ba inegal nan bandgap ki deja egziste oswa referans Zener. Aplikasyon – sous aktyèl: Seri ADR29x yo itil pou anpil aplikasyon pou referans presizyon ba-pouvwa, ba-vòltaj, ki gen ladan referans negatif ak regilatè presizyon "ranfòse-up" lè l sèvi avèk ekstèn anplifikatè ba-repo tren-a-ray ak koneksyon fidbak Kelvin. Kouran repo ba ak sansibl (apeprè 12 ± 2 µA sou tanperati) pèmèt manm fanmi ADR29x yo sèvi kòm sous presizyon aktyèl, opere nan vòltaj ekipman pou ba. Figi 2 montre yon koneksyon debaz pou yon sous k ap flote aktyèl ak yon chaj baz. Presizyon reglemante vòltaj pwodiksyon an lakòz yon kouran nan (VOUT / RSET), koule nan RSET, ki se sòm total yon rezistans fiks ak yon reglabl ekstèn. Kouran sa a, <5 mA, ajoute nan aktyèl la repo yo fòme aktyèl la chaj nan RL. Se konsa, kouran previzib soti nan 12 µA a 5 mA ka pwograme yo koule nan chay la. Figi 2.

Kite yon mesaj 

mesaj Lis