Ārējie atsauces sprieguma avoti. Zenera diode kā precīzs atsauces sprieguma avots Mikroshēmas atsauces sprieguma avotiem

Sveiki visiem!

Šodienas pārskatā galvenā uzmanība tiks pievērsta AD584 augstas precizitātes sprieguma atsauces avotam - 4 kanālu modulim, kas ražo 2,5 V, 7,5 V, 5 V un 10 V spriegumu. Šīs ierīces galvenais mērķis ir pārbaudīt multimetru precizitāti. Kā jūs varētu nojaust, to izmanto voltmetru precizitātes pārbaudei, citi multimetru darbības režīmi ar to nekādā veidā nav saistīti.

Sagadījies, ka galvenais, bieži lietotais multimetrs manā mājsaimniecībā ir HYLEC MS8232. Man principā der ar visu un ir pilnībā piemērots visām sadzīves vajadzībām. Vienīgais ir tas, ka maksimālā strāva, ko tas var izmērīt ampērmetra režīmā, ir 200 mA, kas ir ļoti mazs. Tāpēc, lai mērītu lielākas strāvas, man ir arī A830L, kas maksā uz pusi mazāk. Bet kurš no tiem ir precīzāks? Lai atbildētu uz šo jautājumu, šī tāfele noderēs. Turklāt ar tā palīdzību ikviens var pārbaudīt sava multimetra parādīto datu precizitāti, vismaz voltmetra režīmā.

Tātad pārdevējs vietnē eBay tika izvēlēts pilnīgi nejauši. Pirkšanas brīdī dēlis maksāja 5,05 USD, tagad tas ir nedaudz sadārdzinājies un maksā 5,42 USD. Es domāju, ka jūs varat atrast vairāk budžeta iespēju, lai gan tie nav dārgi. Pēc sarakstes ar pārdevēju tika panākta vienošanās, ka sūtījums tiks nosūtīts ar trasi (bija jāpiemaksā 2$). Ja kādam ir interese uzzināt, kā paciņa no Ķīnas ceļojusi uz Baltkrieviju, tad visu informāciju var uzzināt.

Plāksne tiek piegādāta no visām pusēm noslēgtā iepakojumā.


Reālajā dzīvē mūsu “vadības ierīce” daudz neatšķiras no pārdevēja lapā redzamās, un reālajā dzīvē tā izskatās šādi:


Šeit mēs redzam divus savienotājus strāvas pievienošanai: vienu akumulatoriem un otru parastajam barošanas avotam. Ir sarkans ON/OFF slēdzis, kura mērķis ir skaidrs. Pa kreisi no slēdža ir četri izejas sprieguma regulatori. Katrs ir parakstīts, tāpēc nav tik grūti kaut ko izdarīt. Sprieguma pārslēgšana notiek pārkārtojot džemperus :) A la, sveiki no 90. gadiem.


Bet atcerējos tos laikus, kad, lai pieslēgtu cieto disku vienā vai otrā režīmā, bija jāveic ļoti līdzīgas manipulācijas :) Ir modeļi ar progresīvāku sprieguma pārslēgšanas iespēju, bet tā kā neplānoju lietot plati katru dienu šī opcija man derēs. Pašā dēļa apakšā ir kontaktu paliktņi multimetru savienošanai. Ir 2 no tiem, tas ir, 2 pozitīvi un 2 negatīvi. Papildus tam, ka tie ir parakstīti, tie ir arī atzīmēti ar krāsu - tos ir ļoti grūti sajaukt, lai gan, pat ja tas notiks, nekas slikts nenotiks. Ir ērti izmantot iekšējos kontaktus zondēm un ārējos kontaktus krokodiliem vai savienojošajiem vadiem.

Papildus pašam tāfelei iepakojumā sākotnēji bija neliels papīra gabals ar kontroles vērtībām. Diemžēl tas neiekļuva vienā kadrā: (Tajā nav nekā īpaši interesanta - atjaunināti dati par sprieguma vērtībām, nekas vairāk. Izskatījās apmēram šādi (foto ņemts no interneta):


Visa šī dizaina pamatā ir AD584LH astoņu kontaktu precizitātes sprieguma modulis.


Dēlis ar vienpusēju elementu izkārtojumu, tāpēc otrā pusē nav nekā interesanta.


Dēļa izmēri ir 56x56 milimetri. Varbūt šī ir pēdējā lieta, ko var teikt par tā izskatu un struktūru. Tātad jūs varat pāriet uz tā veiktspējas pārbaudi, bet es domāju, ka vispirms būtu lietderīgi jūs iepazīstināt ar tā funkcijām un īpašībām:

1. Izmantojot 15V akumulatoru kā barošanas avotu, tiks iegūti visprecīzākie dati;
2. Plāksnei ir četri programmējami termināli, katrs atbilst izejas spriegumam. Pārslēgšana tiek veikta, saīsinot attiecīgo spaiļu bloku. Tā kā AD584 ir astoņu kontaktu, katras tapas īssavienojums ietekmē izejas spriegumu, lai samazinātu ķēdes pretestību, abas tapas ir savienotas paralēli;
3. Temperatūras koeficients: 5 ppm/°C (maksimums, 0°C līdz 70°C, AD584L) 15 ppm/°C (maksimums, -55°C līdz +125°C, AD584T);
4. Enerģijas patēriņš: Statiskā strāva: 1mA (max), zema miera strāva ideāli piemērota akumulatoriem;
5. Darba spriegums: 4.5V līdz 30V, lūdzu, ņemiet vērā, ka darba spriegumam jābūt augstākam par ieprogrammēto izejas spriegumu;
6. Temperatūras diapazons: AD584J/K/L 0°C līdz +70°C, AD584S/T -55°C līdz +125°C 7. Ārējais barošanas avots - spriegumam jābūt lielākam par 11V;
8. Divu veidu atsauces sprieguma izejas interfeiss ir lieliski piemērots gan multimetru pārbaudei, gan citu instrumentu kalibrēšanai;
9. Katra plate tiek pārbaudīta rūpnīcā, izmantojot 6 ciparu multimetru.
Kaut kas tamlīdzīgs. Nu, sāksim. Pārbaudē tiks izmantota pati plate, taisngriezis kā strāvas avots, kā arī divi multimetri (HYLEC MS8232 un A830L) kā testa subjekti.


Akumulatora paliktņa kontaktiem pieslēdzam strāvu, pārslēdzam “slēdzi” pozīcijā ON un redzam, ka uz tāfeles iedegas sarkanā diode, informējot, ka to var izmantot.


Strāvas padeve akumulatora nodalījuma kontaktu paliktņiem ir 12,96 V, kas ir vairāk nekā pietiekami, lai pārbaudītu plati visos režīmos.


Tā kā spriegums uz tāfeles ir klusi iestatīts uz 10 V, mēs sāksim ar to. Pirmais HYLEC MS8232:


A830L pievienošana:


Multimetra rādījumu atšķirība ir 0,04 V - ne tik daudz. Bet iegūtos datus apkoposim nedaudz vēlāk.

Pārslēdziet džemperus uz 7,5 V. HYLEC MS8232:


A830L:


Nākamie rindā ir 5V. HYLEC MS8232:


A830L:


Un pēdējais testa režīms ir 2,5 V. HYLEC MS8232:


A830L:


Tātad redzams, ka jo lielāks spriegums, jo vairāk atšķiras no multimetriem ņemtie dati: pie 2,5V - 0,01V, pie 5V - 0,02V, pie 7,5V - 0,02V un pie 10V - 0,04V. Turklāt HYLEC MS8232 dati ir stabili un lieliski saskan ar datiem, kas pieejami iekļautajā papīra lapā. Bet ar A830L ne viss ir tik labi - jo lielāks spriegums, jo tālāk tas attālinās no patiesajiem rādījumiem. Un ja pie 10V atšķirība nav tik liela, tad pie 200-220V tas būs diezgan jūtams.

Apkopojot visu, kas šeit ir rakstīts, varu teikt, ka mūsu AD584 sprieguma atsauces avots labi tika galā ar tiem uzticētajiem uzdevumiem. Tagad es zinu, kurš multimetrs melo, un zinu arī aptuveno noviržu progresu. Papildus multimetru pārbaudei AD584 var izmantot arī USB (un citu) testeru testēšanai, ja iegūstat piemērotu kabeli un pievienojat to izvades paliktņiem. Galvenais ir neaizmirst, ka ieejas spriegumam jābūt augstākam par izejas spriegumu. Tātad šī tāfele var būt noderīga mājsaimniecībā tiem, kas vēlas būt pārliecināti par to ierīču precizitāti, kuras viņiem ir, kas var parādīt sprieguma līmeni tīklā.

Tas laikam arī viss. Paldies par uzmanību un veltīto laiku.

Barošanas avota stabilitāti nosaka gandrīz tikai tā atsauces spriegums. Mēs jau redzējām, ka Zenera diode tās ierobežotās iekšējās pretestības dēļ rada pastāvīgu izejas spriegumu tikai tad, kad caur to plūst pastāvīga strāva. Lai iegūtu pastāvīgu strāvu, parasti ir divi veidi: izmantojiet otro diodi kā priekšregulatoru vai izmantojiet tranzistoru kā stabilas strāvas avotu. Sākotnējā stabilizatora ķēde ir parādīta attēlā. 9.28, kur 10 V diodes regulators darbojas kā regulēts avots diodes regulatoram ar atsauces spriegumu 5,6 V. Tāpēc pēdējā diode nes gandrīz nemainīgu strāvu neatkarīgi no ieejas sprieguma izmaiņām.

Attēlā 9.29. attēlā parādīts Viljamsa divu ķēžu gredzens, kas gudri izmanto bipolārus tranzistorus kā Zenera diožu līdzstrāvas avotus. Tranzistora T Y bāzes spriegums tiek uzturēts 5,6 V, tāpēc tā emitētāja strāva ir iestatīta tā, lai emitētāja spriegums būtu 5,6 - 0,6 = 5,0 V; tādējādi tranzistora Tj emitētāja strāva ir 5,0/470 A jeb aptuveni 10 mA. Tranzistora kolektora strāva Tv aptuveni vienāds ar emitera strāvu, ieplūst zenera diodē D v kas savukārt nosaka spriegumu pie pamatnes T g Tas izraisa tranzistoru T 2 nodrošina 10 mA līdzstrāvas plūsmu caur Zenera diodi D r Un šī Zener diode spēlē atsauces sprieguma avota lomu, kas tiek piegādāta tranzistora pamatnei Tas.

Lielākajai daļai Zener diožu sadalījuma spriegums mainās atkarībā no temperatūras. Diodes, kuru pārrāvuma spriegums ir mazāks par 5 V, darbojas galvenokārt tuneļa efekta dēļ, un tām ir negatīvs temperatūras koeficients, tas ir, to pārrāvuma spriegums samazinās, palielinoties.

Rīsi. 9.28. Stabils atsauces sprieguma avots ar priekšstabilizatoru.

Rīsi. 9.29. “Divgredzena” atsauces sprieguma avota ķēde, kurā tranzistori darbojas kā stabilas strāvas avoti.

temperatūra. Pie spriegumiem, kas lielāki par 6 V, pārrāvumā dominē lavīnas efekts un temperatūras koeficients ir pozitīvs, tas ir, pārrāvuma spriegums palielinās, palielinoties temperatūrai. Rodas jautājums: kas notiek starp šiem diviem režīmiem, kur sabrukums ir šo divu mehānismu kombinācija? Atbilde ir tāda, ka diodes var izgatavot ar aptuveni 5,6 vai 6,2 V pārrāvuma spriegumu, kam faktiski ir ļoti zemi temperatūras koeficienti; ja šādas diodes izmanto shēmās, kas ir līdzīgas tām, kas parādītas attēlā. 9.28 un 9.29, tad jūs varat iegūt tikpat stabilu emf kā Weston atsauces elementam.

Uzmanību!!! VISU tīmekļa vietnē norādīto ierīču piegāde notiek VISĀ šādu valstu teritorijā: Krievijas Federācija, Ukraina, Baltkrievijas Republika, Kazahstānas Republika un citas NVS valstis.

Krievijā ir izveidota piegādes sistēma uz šādām pilsētām: Maskava, Sanktpēterburga, Surguta, Ņižņevartovska, Omska, Perma, Ufa, Noriļska, Čeļabinska, Novokuzņecka, Čerepoveca, Almetjevska, Volgograda, Ļipeckas Magņitogorska, Toljati, Kogaļima, Kstovo, Novy Urengoy, Ņižņekamska, Ņeftejuganska, Ņižņijtagila, Hantimansijska, Jekaterinburga, Samara, Kaļiņingrada, Nadima, Nojabrska, Vyksa, Ņižņijnovgoroda, Kaluga, Novosibirska, Rostova pie Donas, Verkhnyaya Pyberzhma, Kraaņsa, Verkhnyaja Pyberzhma, Kraaņja , Vsevoložska, Jaroslavļa, Kemerova, Rjazaņa, Saratova, Tula, Usinska, Orenburga, Novotroicka, Krasnodara, Uļjanovska, Iževska, Irkutska, Tjumeņa, Voroņeža, Čeboksara, Ņeftekamska, Veļikijnovgoroda, Tvera, Novo Astrak, Tomska, Tomska, Urai, Pervouralska, Belgoroda, Kurska, Taganrogas, Vladimira, Ņeftegorska, Kirova, Brjanska, Smoļenska, Saranska, Ulaņ-Ude, Vladivostoka, Vorkuta, Podoļska, Krasnogorska, Novouralska, Novorosijska, Habarovska, Kostroma, Tambo, S. Železnogorska, S. Svetogorska, Žiguļevska, Arhangeļska un citas Krievijas Federācijas pilsētas.

Ukrainā ir izveidota piegādes sistēma uz šādām pilsētām: Kijeva, Harkova, Dņepra (Dņepropetrovska), Odesa, Doņecka, Ļvova, Zaporožje, Nikolajeva, Luganska, Vinnica, Simferopole, Hersona, Poltava, Čerņigova, Čerkasi, Sumi, Žitomira, Kirovograda, Hmeļņicka, Rivne, Čerņivci, Ternopiļa, Ivanofrankivska, Lucka, Užgoroda un citas Ukrainas pilsētas.

Baltkrievijā ir izveidota piegādes sistēma uz šādām pilsētām: Minska, Vitebska, Mogiļeva, Gomeļa, Mozira, Bresta, Ļida, Pinska, Orša, Polocka, Grodņa, Žodino, Molodečno un citām Baltkrievijas Republikas pilsētām.

Kazahstānā ir izveidota piegādes sistēma uz šādām pilsētām: Astana, Almaty, Ekibastuz, Pavlodar, Aktobe, Karaganda, Uralsk, Aktau, Atyrau, Arkalyk, Balkhash, Žezkazgan, Kokshetau, Kostanay, Taraz, Shymkent, Kyzylorda, Lisakov, Šahtinska, Petropavlovska, Rider, Rudny, Semey, Taldykorgan, Temirtau, Ust-Kamenogorsk un citas Kazahstānas Republikas pilsētas.

Ražotājs TM "Infrakar" ir daudzfunkcionālu ierīču, piemēram, gāzes analizatora un dūmu skaitītāja, ražotājs.

Ja tehniskajā aprakstā nav norādīta vajadzīgā informācija par ierīci vietnē, vienmēr varat sazināties ar mums, lai saņemtu palīdzību. Mūsu kvalificētie vadītāji noskaidros jums ierīces tehniskos parametrus no tās tehniskās dokumentācijas: lietošanas instrukcijas, pase, veidlapa, lietošanas instrukcija, diagrammas. Ja nepieciešams, nofotografēsim Jūs interesējošo iekārtu, stendu vai ierīci.

Jūs varat atstāt atsauksmes par no mums iegādātu ierīci, skaitītāju, ierīci, indikatoru vai produktu. Ja piekrītat, jūsu atsauksme tiks publicēta vietnē, nenorādot kontaktinformāciju.

Ierīču apraksti ņemti no tehniskās dokumentācijas vai tehniskās literatūras. Lielāko daļu preču fotoattēlu pirms preču nosūtīšanas ir uzņēmuši tieši mūsu speciālisti. Ierīces aprakstā ir sniegti ierīču galvenie tehniskie raksturlielumi: nomināls, mērījumu diapazons, precizitātes klase, skala, barošanas spriegums, izmēri (izmēri), svars. Ja mājaslapā redzat neatbilstību starp ierīces (modeļa) nosaukumu un tehniskajām specifikācijām, fotogrāfijām vai pievienotajiem dokumentiem - lūdzu, informējiet mūs - kopā ar iegādāto ierīci saņemsiet noderīgu dāvanu.

Ja nepieciešams, kopējo svaru un izmērus vai atsevišķas skaitītāja daļas izmērus varat pārbaudīt mūsu servisa centrā. Ja nepieciešams, mūsu inženieri palīdzēs izvēlēties pilnu analogu vai vispiemērotāko nomaiņu interesējošajai ierīcei. Visi analogi un aizstājēji tiks pārbaudīti vienā no mūsu laboratorijām, lai nodrošinātu pilnīgu atbilstību jūsu prasībām.

Mūsu uzņēmums veic vairāk nekā 75 dažādu bijušās PSRS un NVS valstu ražotņu mērīšanas iekārtu remontu un servisa apkopi. Veicam arī šādas metroloģiskās procedūras: kalibrēšana, kalibrēšana, gradācija, mērīšanas iekārtu pārbaude.

Ierīces tiek piegādātas šādām valstīm: Azerbaidžāna (Baku), Armēnija (Erevāna), Kirgizstāna (Biškeka), Moldova (Kišiņeva), Tadžikistāna (Dušanbe), Turkmenistāna (Ašhabada), Uzbekistāna (Taškenta), Lietuva (Viļņa), Latvija ( Rīga) ), Igaunija (Tallina), Gruzija (Tbilisi).

Zapadpribor LLC ir milzīgs mērīšanas iekārtu klāsts ar vislabāko cenas un kvalitātes attiecību. Lai Jūs varētu iegādāties ierīces lēti, mēs sekojam līdzi konkurentu cenām un vienmēr esam gatavi piedāvāt zemāku cenu. Mēs pārdodam tikai kvalitatīvus produktus par vislabākajām cenām. Mūsu mājaslapā izdevīgi var iegādāties gan jaunākos jaunumus, gan laika pārbaudītas ierīces no labākajiem ražotājiem.

Vietnē pastāvīgi ir akcija “Pērciet par labāko cenu” - ja citā interneta resursā mūsu vietnē piedāvātajam produktam ir zemāka cena, mēs to pārdosim jums vēl lētāk! Pircējiem tiek piešķirta arī papildu atlaide, atstājot atsauksmes vai fotoattēlus par mūsu produktu lietošanu.

Cenu lapā nav ietverts viss piedāvāto preču klāsts. Cenas cenrādī neiekļautajām precēm varat uzzināt, sazinoties ar menedžeriem. Jūs varat arī iegūt detalizētu informāciju no mūsu menedžeriem par to, kā lēti un izdevīgi iegādāties mērinstrumentus vairumtirdzniecībā un mazumtirdzniecībā. Tālrunis un e-pasts konsultācijām par iegādi, piegādi vai atlaides saņemšanu ir norādīti virs preces apraksta. Mums ir viskvalificētākie darbinieki, augstas kvalitātes aprīkojums un konkurētspējīgas cenas.

Zapadpribor LLC ir oficiālais mērīšanas iekārtu ražotāju izplatītājs. Mūsu mērķis ir pārdot augstas kvalitātes produktus ar vislabākajiem cenu piedāvājumiem un servisu mūsu klientiem. Mūsu uzņēmums var ne tikai pārdot Jums nepieciešamo ierīci, bet arī piedāvāt papildu pakalpojumus tās pārbaudei, remontam un uzstādīšanai. Lai nodrošinātu jums patīkamu pieredzi pēc iegādes mūsu vietnē, populārākajām precēm esam nodrošinājuši īpašas garantētas dāvanas.

META rūpnīca ir visuzticamāko tehniskās apskates instrumentu ražotājs. Šajā rūpnīcā tiek ražots STM bremžu testeris.

Ja jūs varat remontēt ierīci pats, mūsu inženieri var nodrošināt jums pilnu nepieciešamās tehniskās dokumentācijas komplektu: elektriskā shēma, apkope, rokasgrāmata, FO, PS. Mums ir arī plaša tehnisko un metroloģisko dokumentu datubāze: tehniskie nosacījumi (TS), tehniskās specifikācijas (TOR), GOST, nozares standarts (OST), verifikācijas metodika, sertifikācijas metodika, verifikācijas shēma vairāk nekā 3500 mērīšanas iekārtu veidiem no šī aprīkojuma ražotājs. Vietnē varat lejupielādēt visu nepieciešamo programmatūru (programmu, draiveri), kas nepieciešama iegādātās ierīces darbībai.

Mums ir arī normatīvo dokumentu bibliotēka, kas ir saistīta ar mūsu darbības jomu: likums, kodekss, rezolūcija, dekrēts, pagaidu regulējums.

Pēc klienta pieprasījuma katrai mērierīcei tiek nodrošināta verifikācija vai metroloģiskā sertifikācija. Mūsu darbinieki var pārstāvēt jūsu intereses tādās metroloģiskajās organizācijās kā Rostest (Rosstandart), Gosstandart, Gospotrebstandart, CLIT, OGMetr.

Dažkārt klienti var nepareizi ievadīt mūsu uzņēmuma nosaukumu – piemēram, zapadpribor, zapadprilad, zapadpribor, zapadprilad, zahidpribor, zahidpribor, zahidpribor, zahidprilad, zahidpribor, zahidpribor, zahidprilad. Tieši tā – rietumu iekārta.

SIA "Zapadpribor" ir ampērmetru, voltmetru, vatmetru, frekvences mērītāju, fāzes mērītāju, šuntu un citu instrumentu piegādātājs no tādiem mērīšanas iekārtu ražotājiem kā: PA "Electrotochpribor" (M2044, M2051), Omska; OJSC instrumentu ražošanas rūpnīcas vibrators (M1611, Ts1611), Sanktpēterburga; OJSC Krasnodar ZIP (E365, E377, E378), LLC ZIP-Partner (Ts301, Ts302, Ts300) un LLC ZIP Yurimov (M381, Ts33), Krasnodara; AS “VZEP” (“Vitebskas elektrisko mērinstrumentu rūpnīca”) (E8030, E8021), Vitebska; AS "Electropribor" (M42300, M42301, M42303, M42304, M42305, M42306), Čeboksari; AS "Electroizmeritel" (Ts4342, Ts4352, Ts4353) Zhitomir; PJSC "Uman rūpnīca "Megommeter" (F4102, F4103, F4104, M4100), Uman.

Normālai MC ADC darbībai ir nepieciešams atsauces sprieguma avots (VS). Izmantojot iekšējo jonu, var rasties problēmas ar tā zemās temperatūras stabilitāti un lielajām nominālā sprieguma tehnoloģiskajām izmaiņām. Precīziem mērījumiem (tostarp ar nestandarta atsauces spriegumiem) tiek praktizēts pieslēgt ārēju ION ar MK KREF tapu. Tas var sastāvēt no diskrētiem elementiem (4.7. att., a... i) vai integrālajām shēmām (4.8. att., a... j).

Rīsi. 4.7. Savienojuma shēmas ārējiem ION uz diskrētiem elementiem (sākums):

a) MK(1) mērījumiem izmanto iekšējo jonu. Tā izejas spriegums KRRF ir ārējs ION attiecībā pret MK(2). Priekšrocība: mērījumu sinhronizācija;

b) VD1 ir precīza Zenera diode “Šunta sprieguma atsauce” (analogās ierīces) ar izejas sprieguma uzturēšanas precizitāti ±0,1%. Filtrs R2, C1 samazina RF traucējumus. Pārejot uz palielinātu +5 V barošanas avotu, nepieciešams nomainīt rezistoru R1 (2,94 kOhm). Lai samazinātu strāvas patēriņu, varat palielināt rezistora R1 pretestību līdz 34,8...41,2 kOhm;

c) VD1 ir plaša diapazona Zener diode “Regulējama sprieguma atsauce” no National Semiconductor. Rezistors RI iestata strāvu caur VDI diapazonā no 0,01...20 mA. Ja LM385-2.5 vietā uzstādīsim LM4040-4.1 un palielināsim rezistoru līdz 10 kOhm, tad KREF kļūs vienāds ar +4.096 V;

d) regulējams ION ar vienmērīgu sprieguma regulēšanu, izmantojot daudzpagriezienu rezistoru R3

e) VD1 ir trīs izeju Zener diode “Programmējamā šunta regulators” (sērija “431”). VD1 divu polu savienojums nosaka atsauces spriegumu +2,5 V (vai +1,25 V sērijā “1431”);

e) atsauces spriegums +4,9 V nāk no MK izejas līnijas. Šī iekļaušana ir noderīga testiem (LOW/HIGH līmenis) un PCB izkārtojuma ērtībai;

Rīsi. 4.7. Savienojuma shēmas ārējiem ION uz diskrētiem elementiem (galā):

g) regulējams ION, kura pamatā ir “431” sērijas trīs spailes Zener diode VD1. Atsauces spriegumu nosaka pēc formulas KREF[B] = 2,5-(1 + R,[kOhm]/R2[kOhm]);

h) spriegums KREF ir tuvu barošanas spriegumam. Funkcijas ietver divpakāpju trokšņu filtrēšanu, izmantojot elementus L1, C1 un RI, C2, SZ;

i) VREF ieejai tiek piegādāts atsauces spriegums, kas ir nedaudz lielāks par Uss MK barošanas spriegumu. Tas nodrošina plašu dinamisko mērījumu diapazonu, taču jāraugās, lai starpība starp KERi Vss nepārsniegtu 0,2 V. Ja uzstādīsiet VDI LM4040DIZ-5.0 zenera diodi, atsauces spriegums samazināsies līdz +5,0 V, un uzstādīšana precizitāte uzlabosies no 5 līdz 1%.

Rīsi. 4.8. Savienojuma shēmas ārējiem ION mikroshēmās (sākums):

a) zemsprieguma stabilizatora DA1 izmantošana kā jonu;

b) atsauces sprieguma iestatīšanas precizitāte ir 2,4% (5,00 V ± 120 mV). Rezerves stabilizators DAI - 78L05. Kondensatori C1 un C2 jāatrodas netālu no DA / spailēm;

c) atsauces sprieguma DA 1 iestatīšanas precizitāte ir 0,05% (5,00 V ± 2,5 mV), temperatūras stabilitāte ir 5 ppm/°C (25 µV uz grādu);

d) divpakāpju stabilizators (VDI, DAI). Atsauces sprieguma DAI (Intersil) iestatīšanas precizitāte ir 0,01% (5,00 V ± 0,5 mV), temperatūras stabilitāte 5 ppm/°C;

Rīsi. 4.8. Shēmas ārējo ION pievienošanai mikroshēmām ar MK (beigas):

e) nepārtraukti regulējams ION 0...+3 V robežās. Nomainot DA1 stabilizatoru pret līdzīgu, bet ar citu izejas spriegumu (+2,5...+5 V), tiek iestatīta regulēšanas augšējā robeža;

e) palielināta ION stabilitāte, pateicoties strāvas ģeneratoram DA1 mikroshēmā. Strāvu caur trīs terminālu VDI zenera diodi (1...8 mA) nosaka pēc formulas /[mA] = 1,25 /[kOhm];

g) programmatūras kontrolēts 0...+5 V ION uz DA1 mikroshēmas no Microchip. Funkcionāli tas ir diskrēts 6 bitu mainīgs rezistors ar ārējiem spailēm “A”, “B” un vidējo termināli “W”. Pretestība no 2,1 līdz 50 kOhm. Bufera atkārtotājs ir op-amp DA2;

h) tūlītēja divu spriegumu maiņa. Augstas precizitātes ION uz DA1 mikroshēmas (Analog Devices) rada spriegumu +2,5 vai +3 V atkarībā no SL džempera stāvokļa LI, CI filtrs samazina strāvas padeves troksni;

i) MK KREF tapa ir pievienota elektropārvades līnijai, kas kalpo kā ārējais ION. Barošanas spriegumu regulē rezistors R3. Vērtība +5,12 V nav izvēlēta nejauši. Tas tiek darīts tā, lai ar 10 bitu ADC MK viena dalījuma izmaksas būtu tieši 5 mV;

j) regulējams ION ar palielinātu kravnesību, pamatojoties uz DA1 atkārtotāju. +2,5 V izejas spriegumu var izmantot citu darbības pastiprinātāju viduspunktam.

Elektronikas ziņas 14, 2008

Šajā rakstā ir aplūkota jaunā Burr-Brown REF50xx produktu līnijas precīzās sprieguma atsauces (VRS) saime. Šie ION ir izgatavoti, izmantojot joslas atstarpes arhitektūru, taču sākotnējās izkliedes, temperatūras novirzes un trokšņa īpašību ziņā tie spēj konkurēt ar citām arhitektūrām, kas ir vadošās precizitātes ziņā.

Sprieguma atsauces ir svarīga jebkura digitālā aprīkojuma sastāvdaļa ar analogās ieejas/izejas funkcionalitāti. Šīs ierīces parametri tieši ietekmē galaprodukta veiktspējas līmeni. Mikrokontrolleros iebūvētā ION iespējas, darbojoties visā darba temperatūras diapazonā, labākajā gadījumā ir pietiekamas, lai nodrošinātu 8 bitu izšķirtspēju. Piemēram, lai nodrošinātu 1/2 m.s.r precizitāti. 10 bitu ADC integrēts daudzos mikrokontrolleros, ir nepieciešams, lai atsauces sprieguma izejas sprieguma variācijas diapazons nepārsniegtu 1,22 mV (2,5 V atsauces spriegumam). Iebūvētā ION gadījumā, kas neparedz iespēju regulēt izejas spriegumu, šajā līmenī ir jāiekļaujas izejas sprieguma izmaiņām, ko rada gan temperatūras novirzes ietekme, gan sākotnējā izkliede. Tādējādi, izmantojot saprātīgu pieeju jonizatoru izvēlei lietojumprogrammām ar 10 bitu vai lielāku konversijas izšķirtspēju, visticamāk, būs jāizmanto ārējs jonizators. Šīs izvēles papildu priekšrocības ietver arī:

• iespēja izvēlēties ION ar izejas spriegumu, kas piemērots dotajiem pielietojuma apstākļiem, zemāku trokšņu līmeni, analogo izejas sprieguma regulēšanas funkciju, citas palīgfunkcijas utt.;
• spēja strādāt ne tikai kopā ar ADC/DAC, bet arī ar ārējo analogo interfeisa shēmu;
• lielāka kravnesība;
• iespēja labāk izolēt no digitālo IC patērētās strāvas ietekmes.

Pirmo integrēto jonizatoru 1969. gadā izstrādāja leģendārais izgudrotājs un tranzistoru ķēdes virtuozs Roberts Vidlars (toreiz National Semiconductor darbinieks), strādājot pie pirmā vienas mikroshēmas 20 vatu lineārā sprieguma regulatora LM109. Vēlāk, 1971. gadā, Widlar sadarbojās ar citu leģendāru izstrādātāju Robertu Dobkinu, lai izstrādātu pirmo monolītu ION, LM113. Šo ION sauc par "bandgap" (vai ION, pamatojoties uz bāzes emitētāja spriegumu atšķirību). Tā bija divu terminālu ierīce un tika iekļauta ķēdē, kas ir līdzīga Zener diodei. Pat tagad daudzi izstrādātāji izvēlas saukt šāda veida ION programmējamās Zener diodes un diagrammā tās apzīmēt kā Zener diodes, lai gan pareizāk tās saukt par "paralēlā (vai šunta) tipa ION", kas norāda uz savienojumu paralēli slodze. Daži šāda veida ION, piemēram, Texas Instruments TL431, ir bijuši pieejami jau daudzus gadus un joprojām ir populāri. Progresīvāku precizitātes ziņā seriālā tipa joslas spraugas ION ierosināja Pols Brokavs 1970. gadu beigās, un Analog Devices to ražoja ar nosaukumu AD580. Tam bija 3 kontaktu savienojums (līdzīgs sprieguma stabilizatoram), ļāva iestatīt nepieciešamo izejas spriegumu, izmantojot pretestības sprieguma dalītāju (izmantojot lāzera parametru regulēšanas tehnoloģiju, kas tajā laikā tika izstrādāta), un ļāva plūst izejas strāvai. abos virzienos. Tieši šāda veida ION, pateicoties optimālai cenas un kvalitātes attiecībai un salīdzinošai pieejamībai plašā dizainu klāstā, laika gaitā ir kļuvuši visizplatītākie un šobrīd to ražo daudzi ražotāji.

Viens no līderiem bandgap ION izstrādē un ražošanā ir Texas Instruments (TI). Viens no jaunākajiem jauninājumiem, sērija REF50xx, kļuva par īstu izrāvienu joslas ION jomā, jo Tagad veiktspējas raksturlielumu un precizitātes pakāpes kombinācijas ziņā tos var novietot vienā līmenī ar pašlaik vadošajām XFET arhitektūrām no Analog Devices un FGA no Intersil (pēdējo arhitektūru 2003. gadā izstrādāja Xicor, gadu vēlāk tas kļuva par daļu no Intersil; tā darbības princips ir identisks EEPROM, bet datu glabāšanai nevis binārā formā, bet gan analogā formā). To palīdzēs pārbaudīt 1. tabula, kurā parādīti REF50xx saimes pārstāvju raksturlielumi un labākie ION ar izejas spriegumu 2,5 V, kas izgatavoti, izmantojot FGA, XFET un Zener diodes ar latentu sadalījuma tehnoloģijām.

1. tabula. REF50xx jonizatoru saimes galvenie raksturlielumi un labākie konkurējošie risinājumi

Iepazīstieties ar REF50xx ģimeni

Kā redzams 1. tabulā, REF50xx saime sastāv no sešiem joniem, kas atšķiras pēc izejas sprieguma līmeņiem. Turklāt katrs no šiem ION ir pieejams divās versijās: paaugstinātas precizitātes (raksturības parādītas 1. tabulā) un standarta versijās. Standarta versijas precizitātes raksturlielumi ir aptuveni divas reizes sliktāki nekā augstas precizitātes versijai.

Visi ION veidi un versijas ir pieejami divu veidu 8 kontaktu pakotnēs: SO un MSOP. Tapu atrašanās vieta ir parādīta 1.a attēlā.

Rīsi. 1. ION REF50xx izvads un vienkāršota blokshēma

Šeit, 1.b attēlā, ir parādīta REF50xx ION vienkāršota blokshēma.

REF50xx pamatā ir 1,2 V joslas spraugas elements. Pēc tam šis spriegums tiek buferizēts un mērogots līdz vajadzīgajam izejas līmenim, izmantojot precīzas darbības pastiprinātāja (OPA) neinvertējošā pastiprinātāja pakāpi. Izmantojot TRIM tapu, ir iespējams ietekmēt šīs pastiprinātāja pakāpes pastiprinājumu. Potenciometra pievienošana šai tapai ļauj regulēt izejas spriegumu ±15 mV robežās. Vēl viena REF50xx papildu funkcija ir iespēja kontrolēt kristāla temperatūru, izmantojot TEMP tapu. Spriegums pie šīs tapas ir atkarīgs no temperatūras (šīs atkarības izteiksme ir parādīta 1.b attēlā). Ir svarīgi atzīmēt, ka temperatūras kontroles funkcija ir vairāk piemērota temperatūras izmaiņu uzraudzībai nekā tās absolūtā vērtība, jo Mērījumu kļūda ir diezgan liela un ir aptuveni ±15°С. Tomēr šī funkcija ir diezgan piemērota analogo posmu temperatūras kompensācijas ķēdēs. TEMP izejai ir augsta pretestība, tāpēc, strādājot ar salīdzinoši zemas pretestības slodzēm, tā būs jābuferē, izmantojot op-amp, kam ir zemas temperatūras novirze. Šim nolūkam ražotājs iesaka izmantot op-amp OPA333, OPA335 vai OPA376.

Veiktspējas pārskats

Sākotnējā izplatība

Sākotnējās izkliedes vērtība parāda, cik daudz ION izejas spriegums var atšķirties no nominālās vērtības uzreiz pēc strāvas padeves un istabas temperatūrā (25 ° C). Kā jau minēts, REF50xx ION ir pieejami divās versijās ar sākotnējo izkliedi 0,05% (50 ppm) un 0,1% (100 ppm). Tādējādi pat standarta versiju sākotnējā izplatība atbilst sistēmu prasībām ar vismaz 12 bitu izšķirtspēju un konversijas kļūdu 1 m.s.r. (2,5 V konversijas diapazonam šie apstākļi ir līdzvērtīgi 610 μV izšķirtspējai, un 2,5 V ±0,01% ION izejas spriegums atšķiras ne vairāk kā par 250 mV). Ja izmantojat iespēju regulēt izejas spriegumu, tad, neņemot vērā citus ierobežojumus (temperatūras novirze, troksnis), izšķirtspēju var paplašināt līdz 16 bitiem.

Temperatūras novirze (temperatūras koeficients, TK)

Šis raksturlielums parāda, cik daudz izejas spriegums mainīsies līdz ar temperatūras izmaiņām. ION REF50xx raksturo ļoti zems TC, kas ir 3 ppm/°C augstas precizitātes versijām un 8 ppm/°C standarta versijām. TK vērtība 8 ppm/°C jonu spriegumam 2,5 V nozīmē, ka, darbojoties temperatūras diapazonā ar platumu 100°C (piemēram, -25...75°C), izejas spriegums jons mainīsies par 2,0 mV. No tā izriet, ka aplūkojamo ION TC ir pilnīgi pietiekams, lai nodrošinātu 10 bitu izšķirtspēju plašā temperatūras diapazonā ar konversijas kļūdu 1/2 m.s.r., un augstāku izšķirtspēju var sasniegt tikai šaurākā temperatūras diapazonā. 16 bitu sistēmai ar konversijas kļūdu 1/2 m.s.r. pieļaujama relatīvā sprieguma maiņa tikai par 7,6 ppm (0,00076%). Tādējādi ION REF50xx šādu precizitāti varēs sasniegt tikai pilnīgi statiskas temperatūras apstākļos (novirze ne vairāk kā 1...2°C). 14 bitu sistēmā, visām pārējām lietām esot vienādām, REF50xx jau spēs nodrošināt nepieciešamo precizitāti ar temperatūras svārstībām līdz 10°C, 12 bitu sistēmā - 40°C, 10 bitu sistēmā -160°C.

Jebkura ION izejas spriegumam ir trokšņa komponents. Troksnis, īpaši zemas frekvences troksnis, var apgrūtināt sprieguma mērīšanu ar augstu izšķirtspēju un/vai ātrumu. Tipiskās trokšņa sprieguma vērtības no maksimuma līdz maksimumam frekvenču diapazonā 0,1...10 Hz ir norādītas 1. tabulā (attiecas arī uz standarta versijām). Šīs vērtības ir diezgan piemērotas sistēmu prasībām ar izšķirtspēju līdz 14 bitiem ieskaitot un konversijas kļūdu 1/2 m.s.r.

Ievades un slodzes nestabilitāte

Šie raksturlielumi ļauj novērtēt, cik daudz izejas spriegums mainīsies, kad ieejas spriegums un slodzes strāva svārstās. Ievades nestabilitāte visiem REF50xx ION nav lielāka par 1 ppm/V, un slodzes nestabilitāte ir 50 ppm/mA (visā darba temperatūras diapazonā). Slodzes nestabilitāti var interpretēt arī kā ION izejas pretestību, t.i. 50 ppm/mA nozīmē, ka ION izejas pretestība pie 2,5 V sprieguma ir 2,5 × 50 = 125 mOhm.

Maksimālā izejas strāva

Lai gan REF50xx jonizatori ļauj izejā plūst gan grimšanas, gan grimšanas strāvai līdz 10 mA, tomēr vēlams neizmantot jonizatoru līdz tā iespēju robežai. Strādājot ar strāvām, kas ir tuvu robežai, nevar izslēgt ION kristāla pašsasilšanu un termisko gradientu parādīšanos gar mikroshēmu, kas negatīvi ietekmē sistēmas precizitāti un stabilitāti. Ir arī svarīgi atzīmēt, ka REF50xx ION ir aprīkoti ar izejas aizsardzību pret īssavienojumiem ar elektropārvades līnijām (īsslēguma strāva ir ierobežota līdz 25 mA), kas padara tos par uzticamākām ierīcēm.

Barošanas sprieguma diapazons

ION REF50xx ir paredzēti darbam diezgan plašā barošanas spriegumu diapazonā: no 2,7 V zemākā sprieguma ierīcēm līdz 18 V. Tomēr šos raksturlielumus nevajadzētu interpretēt kā spēju darboties no nestabilizēta sprieguma, jo lai sasniegtu precizitātes raksturlielumus, ION labāk darbināt no lineārā sprieguma stabilizatora izejas, kas atrisinās daudzas problēmas, kas saistītas ar trokšņu filtrēšanu, pārejas procesu slāpēšanu pie jaudas ievades utt. Apakšējā robeža barošanas sprieguma diapazonu nosaka cits raksturlielums - minimālais pieļaujamais krituma spriegums. Tās vērtība ir atkarīga no slodzes strāvas un temperatūras, un sliktākajos apstākļos (10 mA, 125 ° C) tā ir nedaudz lielāka par 700 mV. Ja, pamatojoties uz iepriekš minētajiem ieteikumiem, nodrošinām darbību ar strāvu, kas ir uz pusi lielāka par maksimālo (t.i., 5 mA), tad minimālais sprieguma kritums temperatūras diapazonā būs 0,3...0,4 V robežās. 25. ..125°С, attiecīgi.

Pašreizējais patēriņš

REF50xx ION ir raksturīgs diezgan liels strāvas patēriņš, salīdzinot ar konkurējošām FGA un XFET tehnoloģijām, kā redzams 1. tabulā. Tik liels patēriņš ir raksturīgs citai precizitātes arhitektūrai: Zenera diodes jonam ar slēptu bojājumu. Tāpēc REF50xx var izmantot tikai ar akumulatoru darbināmām lietojumprogrammām, kurās ir nepieciešama nepārtraukta jonizatora darbība. Tomēr lietojumprogrammās ar periodisku atsauces darbību ir vēl viens ierobežojums - nostādināšanas laiks pēc strāvas padeves. REF50xx ir diezgan garš: strādājot ar 1 µF slodzes kondensatoru, parastais nostādināšanas laiks ir 200 µs. Tādējādi šie jonizatori ir piemērotāki darbībai kā daļa no stacionārām precīzās iekārtām, kurām zemākas ražošanas izmaksas ir svarīgākas par elektroenerģijas patēriņa raksturlielumiem.

Tipiski lietojumi un shēmas

Kā jau minēts, pateicoties diezgan lielajam enerģijas patēriņam, kā arī salīdzinoši zemajām izmaksām, REF50xx saimes ION ir ideāli piemēroti darbam kā daļa no augstas precizitātes stacionāra aprīkojuma ar konversijas izšķirtspēju līdz 16 bitiem, tostarp:

• datu vākšanas sistēmas;
• automatizētas pārbaudes iekārtas;
• rūpnieciskās automatizācijas ierīces;
• medicīniskais aprīkojums;
• precīzijas instrumenti.

Pamata komutācijas shēma, kas neparedz temperatūras regulēšanas un izejas sprieguma regulēšanas funkciju izmantošanu, ir parādīta 2.a attēlā. Šajā konfigurācijā ION ārēji ir papildināts tikai ar divām sastāvdaļām: bloķējošo kondensatoru pie ieejas ar jaudu 1...10 μF un slodzes kondensatoru izejā ar jaudu 1...50 μF. Slodzes kondensatoram jābūt “zema ESR” tipa, t.i. ir zema ekvivalenta sērijas pretestība. Ja nepieciešams regulēt izejas spriegumu, šī ķēde jāpapildina ar shēmu 2.b attēlā. Ir svarīgi saprast, ka lētu metālkeramikas tipa rezistoru izmantošana kā trimmeri var izraisīt ION TC pasliktināšanos, jo Šī rezistora TCR pārsniedz 100 ppm. Vēlams izmantot precīzas stieples vai metāla folijas tipa trimmera rezistorus ar 5% pretestības pielaidi un TCR mazāku par 50 ppm.

Rīsi. 2. REF50x savienojuma shēmas: pamata (a), ar izejas sprieguma regulēšanu (b) un kā daļa no 16 bitu datu ieguves sistēmas: ar vienpolāru (c) un bipolāru (d) ieeju

2.c attēlā var redzēt vienkanāla 16 bitu datu ieguves sistēmas ievades posma konstruēšanas piemēru ar ievades diapazonu 0...4 V. Šeit ievades signālu buferizē precīzs darbības pastiprinātājs OPA365, kas savienots neinvertējošā pastiprinātāja-atkārtotāja ķēdē. Pēc tam signālu filtrē RC ķēde un pāriet uz 16 bitu ADS8326 ADC ieeju. Mērīšanas diapazonu iestata REF5040 ION ar spriegumu 4,0 V. Pateicoties operētājsistēmas atbalsta pilnam spriegumam pie ieejas un izejas (sliedes-sliedes tipam) un nelielajam ION minimālajam sprieguma kritumam. , ķēde spēj darboties no 5 V barošanas avota.

Cits piemērs, bet bipolāra signāla pārveidošanai ±10 V diapazonā, ir parādīts 2.d attēlā. Ķēde izceļas ar INA159 instrumentu pastiprinātāja izmantošanu ievades stadijā, kas pārveido bipolāru diapazonu ±10 V par vienpolu diapazonu 0...4 V. 16 bitu ADC ar vienpolu ieeju un pārveidi. frekvence līdz 1 MHz ADS8330 tiek izmantota kā ADC.
secinājumus

Neskatoties uz to, ka REF50xx saimes ION ir izgatavoti saskaņā ar joslas atstarpes arhitektūru, tiem ir tik augsta precizitāte, ka tos var novietot vienā līmenī ar tādām vadošajām arhitektūrām kā Zener diode ar latentu sadalījumu, XFET un FGA.

Saime ietver sešas atsauces dažādiem izejas spriegumiem no 2,048 līdz 5 V. Turklāt katra no šīm atsaucēm ir pieejama divās versijās: standarta un augstas precizitātes. Visi ION atbalsta iespēju regulēt izejas spriegumu un kontrolēt temperatūru.

Būtiski ION trūkumi ir to lielais enerģijas patēriņš (1 mA) un ilgs nostādināšanas laiks pēc strāvas padeves (200 μs), kas ierobežo to izmantošanas iespēju energotiski kritiskās sistēmās. Ražotājs norāda uz iespēju izmantot ION sistēmās ar izšķirtspēju līdz 16 bitiem ieskaitot.

Literatūra

1. REF5020, REF5025, REF5030, REF5040, REF5045, REF5050 — zems trokšņa līmenis, ļoti zema novirze, precīza sprieguma atsauce//datu lapa, Texas Instruments, lit. nr. SBOS410, 2007.- 18lpp.