XFET ™ viited

Selleks, et analoogsignaal esindaks (või esindaks) digitaalset numbrit, on skaala tõlkimiseks vajalik viide, tavaliselt pinge. Seega toodab A/D muundur digitaalset numbrit, mis on võrdeline analoogsignaali ja võrdluspinge suhtega; ja D/A muundur toodab väljundi, mis on murdosa täispika pingest või voolust, mis on kindlaks määratud viitega. Kui võrdlussignaal tekitab vea +1%, põhjustab see proportsionaalse süsteemi vea: DAC -i analoogväljund suureneb 1%ja ADC digitaalne väljund väheneb 1%. Süsteemides, kus on vaja absoluutseid mõõtmisi, sõltub süsteemi täpsus suuresti võrdluse täpsusest. Kõrge eraldusvõimega andmekogumissüsteemides, eriti nendes, mis peavad töötama laias temperatuurivahemikus, peavad olema kõrge stabiilsusega viited. Mis tahes muunduri täpsust piiravad temperatuuritundlikkus ja selle pinge võrdluspunkti pikaajaline triiv. Kui pingeandmel on lubatud tekitada viga, mis on võrdne vaid 1/2 vähima tähtsusega bitiga (1 LSB = 2-n täisskaalast), võib olla üllatav näha, kui hea võrdlus peab olema, isegi väikesed temperatuurireisid. Ja kui temperatuurimuutused on suured, on võrdlusdisain suur probleem. Näiteks autokalibreeritud tõelise 16-bitise A/D muunduri LSB on 15.2 miljondikosa (ppm) täisskaala. Selleks, et ADC absoluutne täpsus oleks 16 bitti, peab pinge võrdlusviga kogu töötemperatuuri vahemikus olema väiksem või võrdne 1/2 LSB või 7.6 ppm. Kui võrdlustriiv on 1 ppm/° C, siis (kõiki muid veaallikaid arvestamata) ei tohi tõeline 7.6-bitise täpsuse säilitamiseks kogu temperatuuri kõikumine ületada 16 ° C. Tihtipeale kahe silma vahele jäävad veaallikad on võrdlusmüra; selle madalal hoidmine (tavaliselt alla 1/4 LSB) on suure täpsuse jaoks ülioluline. Viite temperatuuri koefitsiendi mittelineaarsus ja suur termiline hüsterees on muud veaallikad, mis võivad oluliselt mõjutada süsteemi üldist täpsust. Viidetüübid Zeneri* dioodid: paljude aastate jooksul on laialdaselt kasutusel temperatuuriga kompenseeritud Zeneri diood, mis on toodetud seadme pinnal oleva baas-emitteri ristmiku vastupidises lagunemises. Zeneritel on pidev pingelangus, eriti kui neid kasutatakse vooluahelas, mis suudab tagada kõrgemast toitepingest tuleneva püsivoolu. Zenereid on saadaval laias valikus pingevalikuid: umbes 6 V kuni 200 V, tolerantsid 1.0% kuni 20% ja võimsuse hajumine murdosa vattist kuni 40 või 50 W. Siiski on neil palju puudusi. Sageli vajavad nad väikese väljundtakistuse saamiseks täiendavaid lülitusi, odavate seadmete pingetaluvus on üldiselt halb; nad on mürarikkad ja väga tundlikud voolu ja temperatuuri muutuste suhtes ning on aja jooksul muutlikud. Maetud või maa -alune Zener on täpsete IC -seadmete eelistatud võrdlusallikas. Maapinnalises Zeneri viites on vastupidine lagunemisala kaetud kaitsva difusiooniga, et hoida seda tunduvalt madalamal pinnal leiduvatest lisanditest, mehaanilistest pingetest ja kristallide puudustest. Kuna need mõjud põhjustavad müra ja pikaajalist ebastabiilsust, on maetud lagunemisdiood vähem mürarikas ja stabiilsem kui pinna Zeners. See nõuab aga vähemalt 6 V toiteallikat ja peab müra praktilise taseme hoidmiseks tõmbama mitusada mikroamperit. *Märkus. Võrdlusdioodid võivad kasutada kahte tüüpi rikkeid - Zener ja laviin. Enamik võrdlusdioode kasutab kõrgema pingega laviinirežiimi, kuid kõiki on hakatud nimetama "Zeneri" dioodideks. Bandgaps: Teine populaarne pingeviitade kujundamise tehnika kasutab ribalaiuse põhimõtet: iga ränitransistori Vbe negatiivne temp on umbes 2 mV/° C, mida saab ekstrapoleerida ligikaudu 1.2 V -ni absoluutse nulli korral (räni ribapiir) . Baas-emitteri pinge erinevus erineva voolutihedusega töötavate sobitatud transistoride vahel on võrdeline absoluutse temperatuuriga (PTAT). See pinge, mis on lisatud Vbe -le oma negatiivse temperatuurikoefitsiendiga, saavutab konstantse ribalaiuse pinge. Seda temperatuuri muutumatut pinget saab kasutada šundiühenduses (madalpinge Zeneri dioodina) (AD1580). Sagedamini võimendatakse ja puhverdatakse, et saada standardpinge väärtus, näiteks 2.5 või 5 V. Bandgap pinge võrdlus on pärast selle kasutuselevõttu saavutanud suure täpsuse ja seda kasutatakse laialdaselt; kuid sellel puudub täpsus, mida nõuavad paljud tänapäeva elektroonilised süsteemid. Praktilisi ribalaiuse viiteid ei täheldata hea müra tõttu, neil on märkimisväärne temperatuuri hüsterees ja pikaajaline stabiilsus, mis sõltub vähemalt ühe kiibil oleva takisti absoluutväärtusest. Uus põhimõte-XFET ™: 5-V toiteallikaid kasutavate süsteemide leviku ja kasvava vajadusega töötada 3-voldise või madalama pinge all vajavad IC-de ja süsteemide disainerid suure jõudlusega pingeallikaid, mis võivad töötada ka toitepiiretest tunduvalt allpool maetud Zeneri dioodide jaoks vajalik> 6 V. Selline seade peab ühendama väikese energiatarbega töö vähese müra ja väikese triiviga. Samuti on soovitav lineaarne temperatuurikoefitsient, hea pikaajaline stabiilsus ja madal termiline hüsterees. Nende vajaduste rahuldamiseks on loodud uus võrdlusarhitektuur, mis pakub seda väga soovitud pingeviidet. Tehnika, nimega XFET ™ (eXtra implanteeritud FET), annab madala müratasemega viite, mis nõuab madalat toitevoolu ja tagab parema temperatuurikoefitsiendi lineaarsuse madala termilise hüstereesiga. XFET-viite tuum koosneb kahest ristmikuvälja efektiga transistorist, millest ühel on lisakanali implantaat, et tõsta selle pinget. Kui mõlemad JFET-id töötavad sama tühjendusvooluga, võimendatakse väljalülituspinge erinevust ja kasutatakse väga stabiilse pinge võrdluse moodustamiseks. Sisemine võrdluspinge on umbes 500 mV, negatiivse temperatuurikoefitsiendiga umbes 120 ppm/K. See kalle on sisuliselt lukustatud räni dielektrilise konstandiga ja seda kompenseeritakse tihedalt, lisades parandustermini, mis on loodud samamoodi nagu proportsionaalse ja absoluutse temperatuuri (PTAT) termin, mida kasutatakse ribalaiuse võrdluste kompenseerimiseks. XFET -i sisemine temperatuurikoefitsient on aga umbes kolmkümmend korda madalam kui ribaväljal. Selle tulemusena on vaja palju vähem parandusi. Selle tulemuseks on palju vähem müra, kuna suurem osa ribalaiuse viite mürast pärineb temperatuuri kompenseerivast vooluringist. Temperatuuri korrigeerimise tähtaja annab vool IPTAT, mis on positiivne ja võrdeline absoluutse temperatuuriga (joonis 1). Joonis 1. ADR29x viite lihtsustatud skemaatiline diagramm. ADR29x seeria on esimene XFET -arhitektuuril põhinevast kasvavast viiteperekonnast. Need töötavad 2.7–15 V toiteliinidel ja tarbivad vaid 12 µA. Väljundpinge valikud on 2.048 V (ADR290), 2.5 V (ADR291), 4.096 V (ADR292) ja 5 V (ADR293). Uue tehnoloogia viljad: XFET -ahela topoloogial on olulised eelised enamiku ribalaiuse ja Zeneri viidete ees. Töötades sama vooluga, on tipp-tipp-mürapinge XFET-võrdlusest sagedustel 0.1–10 Hz tavaliselt 3 korda väiksem kui ribalaiuse puhul (vt võrdlust REF192 ja ADR291 vahel). Teise võimalusena peab ribalaiuse viide töötama tavaliselt 20-kordse toitevooluga võrreldes XFET-viitega, et tagada samaväärne tipp-tipp-müratõhusus (ADR291 vs. AD680). XFET -i referentsil on väga lame või lineaarne temperatuuritegur tööstusliku töötemperatuuri laiendatud vahemikus. Parimate ribalaiuse ja Zeneri pingereferentsidel on tavaliselt äärmuslikel temperatuuridel mittelineaarsed temperatuurikoefitsiendid. Need mittelineaarsused ei ole osade kaupa järjepidevad, seega ei saa temperatuuri koefitsiendi korrigeerimiseks kasutada lihtsat ROM/tarkvara otsingutabelit. Temperatuuri koefitsiendi lineaarsus on DVM -i rakenduste jaoks väga oluline spetsifikatsioon. Veel üks XFETi suur eelis on selle suurepärane pikaajaline stabiilsus. Selle triiv on väiksem kui viiendik ribalaiuse võrdlusest ja võrreldav Zeneri viidetega (vt tabel). Tabel 1. Zeneri, Bandgapi ja XFET -i võrdlusparameetrite parameeter ADR291 AD586 AD680 REF192 Võrdlustopoloogia XFET Buried Zener Bandgap Bandgap Toitepinge (V) +3.0 +15.0 +5.0 +3.3 Pingeväljund (V) 2.5 5 2.5 2.5 Esialgne täpsus (mV)*max ± 2 ± 2 ± 5 ± 2 Temperatuuri koefitsient (ppm/° C)* max 8 (-25 kuni +85) 2 (0 kuni +70) 20 (-40 kuni +85) 5 (-40 kuni +85) Müra Pinge 0.1 kuni 10 Hz (µV pp) 8 4 10 25 Vaikne vool (µA) max, 25 ° C 12 3000 250 45 Liini reguleerimine (ppm/V)*, max 100 100 40 4 Koormuse reguleerimine (ppm/mA)* max 100 100 100 10 Töötemperatuuri vahemik (° C) -40 kuni +125 -40 kuni +85 -40 kuni +85 -40 kuni +85 *Tippklass Vaatamata madalale vaiksele voolule on ADR29x perekond võimeline edastama 5 mA koormus madala katkestusega PNP väljundastmest; ja väljundi lahtiühendamise kondensaatorit ei nõuta. XFET -konstruktsiooniga termiline hüsterees on palju parem kui ribavahemike korral. Tootmisseadmed näitavad 200-kelvinise termilise šoki korral ligikaudu 100 µV taastatavat ja mittekumuleeruvat nihet. 500 kuni 1000 µV nihe võrreldavates ribavahemikes. ADI patenteeritud XFET -arhitektuuri pakutav üldine jõudluse eelis täpsust, stabiilsust ja väikest energiat nõudvates kaasaskantavates süsteemides on võrreldamatu olemasolevate ribalaiuse või Zeneri viidetega. Rakendus-vooluallikas: ADR29x-seeria on kasulik paljudele väikese võimsusega ja madala pingega täpsetele võrdlusrakendustele, sealhulgas negatiivsed viited ja täiustatud reguleerimisseadmed, mis kasutavad Kelvini tagasisideühendustega väliseid madala vaikse olekuga rööbastee-võimendeid. Madal ja tundetu vaikne vool (umbes 12 ± 2 µA üle temperatuuri) võimaldab ADR29x pereliikmetel töötada täppisvooluallikatena, töötades madalast toitepingest. Joonisel 2 on kujutatud maandatud koormusega ujuvvooluallika põhiühendus. Täpselt reguleeritud väljundpinge põhjustab (VOUT/RSET) voolu läbi RSET, mis on fikseeritud ja reguleeritava välise takistuse summa. See vool, <5 mA, lisab vaiksele voolule, moodustades koormusvoolu läbi RL. Seega saab prognoositavaid vooge vahemikus 12 µA kuni 5 mA programmeerida koormusest läbi voolama. Joonis 2.

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri