Zewnętrzne źródła napięcia odniesienia. Dioda Zenera jako precyzyjne źródło napięcia odniesienia. Mikroukłady dla źródeł napięcia odniesienia

Cześć wszystkim!

Dzisiejsza recenzja skupi się na precyzyjnym źródle napięcia odniesienia AD584 - 4-kanałowym module wytwarzającym napięcia 2,5 V, 7,5 V, 5 V i 10 V. Głównym celem tego urządzenia jest testowanie multimetrów pod kątem dokładności. Jak można się domyślić, służy on do sprawdzania dokładności woltomierzy, inne tryby pracy multimetrów nie są z nim w żaden sposób powiązane.

Tak się składa, że ​​głównym i często używanym multimetrem w moim domu jest HYLEC MS8232. W zasadzie pasuje mi do wszystkiego i jest całkowicie odpowiedni do wszystkich potrzeb domowych. Jedyną rzeczą jest to, że maksymalny prąd, jaki może zmierzyć w trybie amperomierza, wynosi 200 mA, czyli jest bardzo mały. Dlatego do pomiaru wyższych prądów mam też A830L, który kosztuje o połowę mniej. Ale który jest dokładniejszy? Aby odpowiedzieć na to pytanie, przyda się ta tablica. Ponadto za jego pomocą każdy może sprawdzić swój multimetr pod kątem dokładności wyświetlanych danych, przynajmniej w trybie woltomierza.

Tak więc sprzedawca w serwisie eBay został wybrany całkowicie losowo. W momencie zakupu płyta kosztowała 5,05 dolara, teraz cena nieznacznie wzrosła i kosztuje 5,42 dolara. Myślę, że można znaleźć więcej opcji budżetowych, chociaż nie są one drogie. Po korespondencji ze sprzedawcą doszliśmy do porozumienia, że ​​paczka zostanie wysłana ze śledzeniem (musiałem dopłacić 2 dolary). Jeśli ktoś jest zainteresowany dowiedzeniem się, jak paczka dotarła z Chin na Białoruś, można znaleźć wszystkie informacje.

Płyta dostarczana jest w opakowaniu szczelnym ze wszystkich stron.


W rzeczywistości nasze „urządzenie sterujące” niewiele różni się od tego, co można zobaczyć na stronie sprzedawcy, a w rzeczywistości wygląda to tak:


Tutaj widzimy dwa złącza do podłączenia zasilania: jedno do akumulatorów, a drugie do zwykłego zasilacza. Znajduje się tam czerwony włącznik ON/OFF, którego przeznaczenie jest jasne. Po lewej stronie przełącznika znajdują się cztery regulatory napięcia wyjściowego. Każdy jest podpisany, więc nie jest trudno cokolwiek zrobić. Przełączenie napięcia odbywa się poprzez przestawienie zworek :) A la, cześć z lat 90-tych.


Ale przypomniałem sobie czasy, kiedy, aby podłączyć dysk twardy w tym czy innym trybie, trzeba było przeprowadzić bardzo podobne manipulacje :) Istnieją modele z bardziej zaawansowaną opcją przełączania napięcia, ale ponieważ nie planuję używać płyty na co dzień ta opcja będzie dla mnie działać. Na samym dole płytki znajdują się pola stykowe do podłączenia multimetrów. Są 2 z nich, czyli 2 pozytywne i 2 negatywne. Oprócz tego, że są sygnowane, oznaczone są także kolorem – bardzo trudno je pomylić, chociaż nawet jeśli tak się stanie, nic złego się nie stanie. Wygodne jest stosowanie styków wewnętrznych dla sond i styków zewnętrznych dla krokodyli lub przewodów łączących.

Oprócz samej tabliczki, w opakowaniu początkowo znajdowała się mała kartka papieru z wartościami kontrolnymi. Niestety nie zmieściło się to w ani jednym kadrze: (Nie ma w tym nic szczególnie ciekawego - aktualne dane o wartościach napięć, nic więcej. Wyglądało to mniej więcej tak (zdjęcie z Internetu):


Sercem całej konstrukcji jest 8-pinowy precyzyjny moduł napięciowy AD584LH.


Tablica z jednostronnym ułożeniem elementów, więc po drugiej stronie nie ma nic ciekawego.


Wymiary tablicy to 56x56 milimetrów. Być może to ostatnia rzecz, jaką można powiedzieć o jego wyglądzie i strukturze. Możesz więc przejść do sprawdzania jego działania, ale myślę, że warto najpierw zapoznać się z jego funkcjami i charakterystyką:

1. Użycie akumulatora 15 V jako źródła zasilania zapewni najdokładniejsze dane;
2. Płytka posiada cztery programowalne zaciski, każdy odpowiadający napięciu wyjściowemu. Przełączanie odbywa się poprzez zwarcie odpowiedniej listwy zaciskowej. Ponieważ AD584 jest ośmiopinowy, zwarcie każdego pinu wpływa na napięcie wyjściowe. Aby zmniejszyć rezystancję obwodu, oba piny są połączone równolegle;
3. Współczynnik temperaturowy: 5 ppm/°C (maksymalnie, 0°C do 70°C, AD584L) 15 ppm/°C (maksymalnie, -55°C do +125°C, AD584T);
4. Pobór mocy: Prąd statyczny: 1 mA (maks.), niski prąd spoczynkowy, idealny do akumulatorów;
5. Napięcie robocze: 4,5 V do 30 V. Należy pamiętać, że napięcie robocze powinno być wyższe niż zaprogramowane napięcie wyjściowe;
6. Zakres temperatur: AD584J/K/L 0°C do +70°C, AD584S/T -55°C do +125°C 7. Zasilanie zewnętrzne - napięcie musi być większe niż 11V;
8. Dwa rodzaje interfejsów wyjściowych napięcia odniesienia doskonale nadają się zarówno do testowania multimetrów, jak i kalibracji innych instrumentów;
9. Każda płytka jest testowana w fabryce za pomocą 6-cyfrowego multimetru.
Coś takiego. Cóż, zacznijmy. Testowi obejmie samą płytkę, prostownik jako źródło zasilania, a także dwa multimetry (HYLEC MS8232 i A830L) jako obiekty testowe.


Podłączamy zasilanie do styków podkładki akumulatorowej, ustawiamy „przełącznik” w pozycji ON i widzimy, że na płytce zapala się czerwona dioda, informując nas, że można z niej korzystać.


Zasilanie pól stykowych komory baterii wynosi 12,96 V, co jest więcej niż wystarczające do przetestowania płytki we wszystkich trybach.


Ponieważ napięcie na płycie jest cicho ustawione na 10 V, od tego zaczniemy. Pierwszy HYLEC MS8232:


Podłączanie A830L:


Różnica w odczytach multimetru wynosi 0,04 V - nie tak dużo. Ale podsumujemy dane uzyskane nieco później.

Zmień zworki na 7,5 V. HYLEC MS8232:


A830L:


Następne w kolejce są 5V. HYLEC MS8232:


A830L:


A ostatni tryb testowy to 2,5 V. HYLEC MS8232:


A830L:


Można więc zauważyć, że im wyższe napięcie, tym bardziej różnią się dane pobierane z multimetrów: przy 2,5 V - 0,01 V, przy 5 V - 0,02 V, przy 7,5 V - 0,02 V i przy 10 V - 0,04 V. Co więcej, dane HYLEC MS8232 są stabilne i doskonale odpowiadają danym dostępnym na dołączonej kartce papieru. Ale z A830L nie wszystko jest tak dobrze - im wyższe napięcie, tym bardziej oddala się od prawdziwych odczytów. A jeśli przy 10 V różnica nie jest tak duża, to przy 200-220 V będzie dość zauważalna.

Podsumowując wszystko co tu napisano mogę stwierdzić, że nasze źródło napięcia odniesienia AD584 dobrze poradziło sobie z postawionymi przed nimi zadaniami. Teraz wiem który multimetr kłamie, znam też przybliżony przebieg odchyleń. Oprócz testowania multimetrów, AD584 może być również używany do testowania testerów USB (i innych), jeśli zdobędziesz odpowiedni kabel i podłączysz go do padów wyjściowych. Najważniejsze, aby nie zapominać, że napięcie wejściowe musi być wyższe niż napięcie wyjściowe. Zatem tablica ta może przydać się w gospodarstwie domowym dla tych, którzy chcą mieć pewność co do dokładności posiadanych urządzeń, które potrafią wyświetlić poziom napięcia w sieci.

To chyba wszystko. Dziękuję za uwagę i poświęcony czas.

Stabilność zasilacza zależy niemal wyłącznie od jego napięcia odniesienia. Widzieliśmy już, że dioda Zenera, ze względu na swój skończony opór wewnętrzny, wytwarza stałe napięcie wyjściowe tylko wtedy, gdy przepływa przez nią stały prąd. Aby uzyskać stały prąd, istnieją dwa typowe sposoby: użyj drugiej diody jako regulatora wstępnego lub użyj tranzystora jako źródła stabilnego prądu. Wstępny obwód stabilizatora pokazano na ryc. 9.28, gdzie 10-woltowy regulator diodowy pełni funkcję regulowanego źródła dla regulatora diodowego o napięciu odniesienia 5,6 V. Dlatego na tej ostatniej diodzie płynie prawie stały prąd, niezależny od zmian napięcia wejściowego.

Na ryc. Rysunek 9.29 przedstawia dwuobwodowy pierścień Williamsa, który sprytnie wykorzystuje tranzystory bipolarne jako źródła prądu stałego dla diod Zenera. Napięcie bazowe tranzystora T Y jest utrzymywane na poziomie 5,6 V, zatem prąd jego emitera jest tak dobrany, aby napięcie emitera wynosiło 5,6 - 0,6 = 5,0 V; zatem prąd emitera tranzystora Tj wynosi 5,0/470 A, czyli około 10 mA. Prąd kolektora tranzystora Telewizja w przybliżeniu równy prądowi emitera, wpływa do diody Zenera D w co z kolei określa napięcie u podstawy T g To powoduje tranzystor T2 zapewnia przepływ prądu stałego o natężeniu 10 mA przez diodę Zenera Dr I ta dioda Zenera pełni rolę źródła napięcia odniesienia, które jest dostarczane do podstawy tranzystora To.

W przypadku większości diod Zenera napięcie przebicia zmienia się w zależności od temperatury. Diody o napięciu przebicia mniejszym niż 5 V działają głównie na skutek efektu tunelowego i mają ujemny współczynnik temperaturowy, to znaczy ich napięcie przebicia maleje wraz ze wzrostem

Ryż. 9.28. Stabilne źródło napięcia odniesienia ze stabilizatorem wstępnym.

Ryż. 9.29. „Dwupierścieniowy” obwód źródła napięcia odniesienia, w którym tranzystory działają jako źródła stabilnego prądu.

temperatura. Przy napięciach większych niż 6 V w przebiciu dominuje efekt lawinowy, a współczynnik temperaturowy jest dodatni, co oznacza, że ​​napięcie przebicia rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Powstaje pytanie: co dzieje się pomiędzy tymi dwoma reżimami, gdzie załamanie jest połączeniem tych dwóch mechanizmów? Odpowiedź jest taka, że ​​można wykonać diody o napięciu przebicia około 5,6 lub 6,2 V, które w rzeczywistości mają bardzo niskie współczynniki temperaturowe; jeżeli takie diody zostaną zastosowane w obwodach podobnych do pokazanych na ryc. 9,28 i 9,29, wówczas można uzyskać emf tak stabilny jak element odniesienia Westona.

Uwaga!!! Dostawa WSZYSTKICH urządzeń wymienionych na stronie odbywa się na terenie CAŁEGO terytorium następujących krajów: Federacja Rosyjska, Ukraina, Republika Białorusi, Republika Kazachstanu i inne kraje WNP.

W Rosji istnieje ustalony system dostaw do następujących miast: Moskwa, St. Petersburg, Surgut, Niżniewartowsk, Omsk, Perm, Ufa, Norylsk, Czelabińsk, Nowokuźnieck, Czerepowiec, Almetyevsk, Wołgograd, Lipieck Magnitogorsk, Tolyatti, Kogalym, Kstovo, Nowy Urengoj, Niżniekamsk, Nieftejugansk, Niżny Tagil, Chanty-Mansyjsk, Jekaterynburg, Samara, Kaliningrad, Nadym, Nojabrsk, Wyksa, Niżny Nowogród, Kaługa, Nowosybirsk, Rostów nad Donem, Wierchniaja Pyszma, Krasnojarsk, Kazań, Nabierieżne Czełny, Murmańsk , Wsiewołożsk, Jarosław, Kemerowo, Ryazan, Saratów, Tuła, Usinsk, Orenburg, Nowotroitsk, Krasnodar, Uljanowsk, Iżewsk, Irkuck, Tiumeń, Woroneż, Czeboksary, Nieftekamsk, Nowogród Wielki, Twer, Astrachań, Nowomoskowsk, Tomsk, Prokopiewsk, Penza, Uraj, Perwouralsk, Biełgorod, Kursk, Taganrog, Włodzimierz, Nieftegorsk, Kirow, Briańsk, Smoleńsk, Sarańsk, Ułan-Ude, Władywostok, Workuta, Podolsk, Krasnogorsk, Nowouralsk, Noworosyjsk, Chabarowsk, Żeleznogorsk, Kostroma, Zelenogorsk, Tambow, Stawropol, Swietogorsk, Żigulewsk, Archangielsk i inne miasta Federacji Rosyjskiej.

Na Ukrainie istnieje ustalony system dostaw do następujących miast: Kijów, Charków, Dniepr (Dniepropietrowsk), Odessa, Donieck, Lwów, Zaporoże, Nikołajew, Ługańsk, Winnica, Symferopol, Chersoń, Połtawa, Czernihów, Czerkasy, Sumy, Żytomierz, Kirowograd, Chmielnicki, Równe, Czerniowce, Tarnopol, Iwano-Frankowsk, Łuck, Użgorod i inne miasta Ukrainy.

Na Białorusi istnieje ustalony system dostaw do następujących miast: Mińsk, Witebsk, Mohylew, Homel, Mozyr, Brześć, Lida, Pińsk, Orsza, Połock, Grodno, Żodino, Mołodeczno i ​​innych miast Republiki Białorusi.

W Kazachstanie istnieje ustalony system dostaw do następujących miast: Astana, Ałmaty, Ekibastuz, Pawłodar, Aktobe, Karaganda, Uralsk, Aktau, Atyrau, Arkalyk, Bałkhash, Zhezkazgan, Kokshetau, Kostanay, Taraz, Szymkent, Kyzylorda, Lisakovsk, Szachtinsk, Pietropawłowsk, Rider, Rudny, Semey, Tałdykorgan, Temirtau, Ust-Kamenogorsk i inne miasta Republiki Kazachstanu.

Producent TM „Infrakar” jest producentem urządzeń wielofunkcyjnych takich jak analizator gazów i dymomierz.

Jeśli w opisie technicznym nie znajdują się potrzebne informacje o urządzeniu na stronie internetowej, zawsze możesz zwrócić się do nas o pomoc. Nasi wykwalifikowani menedżerowie wyjaśnią Państwu parametry techniczne urządzenia na podstawie dokumentacji technicznej: instrukcja obsługi, paszport, formularz, instrukcja obsługi, schematy. W razie potrzeby wykonamy zdjęcia interesującego Cię urządzenia, stojaka lub urządzenia.

Możesz zostawić opinię o zakupionym u nas urządzeniu, mierniku, urządzeniu, wskaźniku lub produkcie. Jeżeli wyrazisz zgodę, Twoja recenzja zostanie opublikowana na stronie bez podawania danych kontaktowych.

Opisy urządzeń pochodzą z dokumentacji technicznej lub literatury technicznej. Większość zdjęć produktów wykonywana jest bezpośrednio przez naszych specjalistów przed wysyłką towaru. W opisie urządzenia podano główne parametry techniczne urządzeń: moc znamionową, zakres pomiarowy, klasę dokładności, skalę, napięcie zasilania, wymiary (rozmiar), wagę. Jeżeli na stronie zauważysz rozbieżność pomiędzy nazwą urządzenia (modelu) a danymi technicznymi, zdjęciami czy załączonymi dokumentami - daj nam znać - wraz z zakupionym urządzeniem otrzymasz przydatny upominek.

W razie potrzeby możesz sprawdzić masę całkowitą i wymiary lub wielkość pojedynczej części licznika w naszym serwisie. W razie potrzeby nasi inżynierowie pomogą Ci wybrać kompletny analog lub najodpowiedniejszy zamiennik dla interesującego Cię urządzenia. Wszystkie analogi i zamienniki zostaną przetestowane w jednym z naszych laboratoriów, aby zapewnić pełną zgodność z Twoimi wymaganiami.

Nasza firma wykonuje naprawy i konserwację serwisową sprzętu pomiarowego z ponad 75 różnych zakładów produkcyjnych byłego ZSRR i WNP. Wykonujemy także następujące procedury metrologiczne: wzorcowanie, wzorcowanie, skalowanie, badanie aparatury pomiarowej.

Urządzenia dostarczane są do następujących krajów: Azerbejdżan (Baku), Armenia (Erywań), Kirgistan (Biszkek), Mołdawia (Kiszyniów), Tadżykistan (Duszanbe), Turkmenistan (Aszchabad), Uzbekistan (Taszkent), Litwa (Wilno), Łotwa ( Ryga), Estonia (Tallinn), Gruzja (Tbilisi).

Zapadpribor LLC oferuje ogromny wybór sprzętu pomiarowego o najlepszym stosunku ceny do jakości. Abyś mógł tanio kupić urządzenia, monitorujemy ceny konkurencji i zawsze jesteśmy gotowi zaoferować niższą cenę. Sprzedajemy wyłącznie produkty wysokiej jakości w najlepszych cenach. Na naszym portalu można tanio kupić zarówno najnowsze nowości, jak i sprawdzone urządzenia najlepszych producentów.

Na stronie stale dostępna jest promocja „Kup w najlepszej cenie” - jeśli w innym zasobie internetowym produkt prezentowany na naszej stronie ma niższą cenę, wówczas sprzedamy Ci go jeszcze taniej! Kupujący otrzymują także dodatkowy rabat za pozostawienie recenzji lub zdjęć użytkowania naszych produktów.

Cennik nie obejmuje całej gamy oferowanych produktów. Ceny towarów nieujętych w cenniku można uzyskać kontaktując się z menadżerami. Od naszych menedżerów możesz również uzyskać szczegółowe informacje na temat taniego i opłacalnego zakupu przyrządów pomiarowych w sprzedaży hurtowej i detalicznej. Telefon i e-mail do konsultacji w sprawie zakupu, dostawy lub otrzymania rabatu znajdują się nad opisem produktu. Posiadamy najbardziej wykwalifikowanych pracowników, wysokiej jakości sprzęt i konkurencyjne ceny.

Zapadpribor LLC jest oficjalnym sprzedawcą producentów sprzętu pomiarowego. Naszym celem jest sprzedaż produktów wysokiej jakości przy najlepszych ofertach cenowych i usługach dla naszych klientów. Nasza firma może nie tylko sprzedać potrzebne Ci urządzenie, ale także zaoferować dodatkowe usługi w zakresie jego weryfikacji, naprawy i instalacji. Aby zapewnić Ci przyjemne wrażenia po dokonaniu zakupu na naszej stronie internetowej, przygotowaliśmy specjalne prezenty gwarantowane na najpopularniejsze produkty.

Zakład META jest producentem najbardziej niezawodnych przyrządów do dozoru technicznego. W zakładzie tym produkowany jest tester hamulców STM.

Jeśli potrafisz samodzielnie naprawić urządzenie, nasi inżynierowie mogą dostarczyć Ci komplet niezbędnej dokumentacji technicznej: schemat elektryczny, konserwacja, instrukcja, FO, PS. Posiadamy również obszerną bazę dokumentów techniczno-metrologicznych: warunki techniczne (TS), specyfikacje techniczne (TOR), GOST, norma branżowa (OST), metodologia weryfikacji, metodyka certyfikacji, schemat weryfikacji dla ponad 3500 rodzajów urządzeń pomiarowych z branży producenta tego sprzętu. Ze strony można pobrać całe niezbędne oprogramowanie (program, sterownik) potrzebne do obsługi zakupionego urządzenia.

Posiadamy także bibliotekę dokumentów regulacyjnych, które są związane z obszarem naszej działalności: prawo, kodeks, uchwała, dekret, przepisy tymczasowe.

Na życzenie klienta do każdego urządzenia pomiarowego przeprowadzana jest weryfikacja lub certyfikacja metrologiczna. Nasi pracownicy mogą reprezentować Państwa interesy w takich organizacjach metrologicznych jak Rostest (Rosstandart), Gosstandart, Gospotrebstandart, CLIT, OGMetr.

Czasami klienci mogą wpisać błędnie nazwę naszej firmy - na przykład zapadpribor, zapadprilad, zapadpribor, zapadprilad, zahidpribor, zahidpribor, zahidpribor, zahidprilad, zahidpribor, zahidpribor, zahidprilad. Zgadza się - urządzenie zachodnie.

Z oo "Zapadpribor" jest dostawcą amperomierzy, woltomierzy, watomierzy, mierników częstotliwości, fazomierzy, boczników i innych przyrządów takich producentów sprzętu pomiarowego jak: PA "Electrotochpribor" (M2044, M2051), Omsk; Wibrator do zakładów produkcji instrumentów OJSC (M1611, Ts1611), St. Petersburg; OJSC Krasnodar ZIP (E365, E377, E378), LLC ZIP-Partner (Ts301, Ts302, Ts300) i LLC ZIP Yurimov (M381, Ts33), Krasnodar; JSC „VZEP” („Witebskie Zakłady Elektrycznych Przyrządów Pomiarowych”) (E8030, E8021), Witebsk; JSC „Electropribor” (M42300, M42301, M42303, M42304, M42305, M42306), Czeboksary; JSC „Electroizmeritel” (Ts4342, Ts4352, Ts4353) Żytomierz; PJSC „Uman Plant „Megommeter” (F4102, F4103, F4104, M4100), Uman.

Do normalnej pracy MC ADC wymagane jest źródło napięcia odniesienia (VS). Jeśli użyjesz jonu wewnętrznego, mogą pojawić się problemy z jego stabilnością w niskiej temperaturze i dużą zmiennością technologiczną napięcia nominalnego. W celu dokładnych pomiarów (w tym przy niestandardowych napięciach odniesienia) praktykuje się podłączanie zewnętrznego ION do pinu KREF MK. Może składać się z elementów dyskretnych (ryc. 4.7, a... i) lub układów scalonych (ryc. 4.8, a... j).

Ryż. 4.7. Schematy połączeń zewnętrznych IONów na elementach dyskretnych (początek):

a) MK(1) do swoich pomiarów wykorzystuje jon wewnętrzny. Jego napięcie wyjściowe KRRF jest zewnętrznym IONem w stosunku do MK(2). Zaleta: synchronizacja pomiarów;

b) VD1 to precyzyjna dioda Zenera „Bocznik napięcia odniesienia” (urządzenia analogowe) z dokładnością utrzymywania napięcia wyjściowego ±0,1%. Filtr R2, C1 redukuje zakłócenia RF. Przy przejściu na zasilanie o podwyższonym napięciu +5 V konieczna jest wymiana rezystora R1 (2,94 kOhm). Aby zmniejszyć pobór prądu, można zwiększyć rezystancję rezystora R1 do 34,8...41,2 kOhm;

c) VD1 to szerokozakresowa dioda Zenera „regulowane napięcie odniesienia” firmy National Semiconductor. Rezystor RI ustawia prąd poprzez VDI w zakresie 0,01...20 mA. Jeśli zamiast LM385-2,5 zainstalujemy LM4040-4.1 i zwiększymy rezystor do 10 kOhm, wówczas KREF stanie się równy +4,096 V;

d) regulowany ION z płynną regulacją napięcia za pomocą rezystora wieloobrotowego R3

e) VD1 to trójwyjściowa dioda Zenera „Programowalny regulator bocznikowy” (seria „431”). Dwubiegunowe połączenie VD1 określa napięcie odniesienia +2,5 V (lub +1,25 V w serii „1431”);

e) napięcie odniesienia +4,9 V pochodzi z linii wyjściowej MK. To włączenie jest przydatne do testów (poziom NISKI/WYSOKI) i dla wygody układu PCB;

Ryż. 4.7. Schematy połączeń zewnętrznych IONów na elementach dyskretnych (koniec):

g) regulowany ION oparty na trójzaciskowej diodzie Zenera VD1 serii „431”. Napięcie odniesienia określa się ze wzoru KREF[B] = 2,5-(1 + R,[kOhm]/R2[kOhm]);

h) napięcie KREF jest zbliżone do napięcia zasilania. Funkcje obejmują dwustopniową filtrację szumów przy użyciu elementów L1, C1 i RI, C2, SZ;

i) na wejście VREF podawane jest napięcie odniesienia, które jest nieco większe niż napięcie zasilania Uss MK. Zapewnia to szeroki zakres dynamiczny pomiarów, należy jednak uważać, aby różnica pomiędzy KERi Vss nie przekraczała 0,2 V. W przypadku zamontowania diody Zenera VDI LM4040DIZ-5.0 napięcie odniesienia obniży się do +5,0 V, a instalacja dokładność poprawi się z 5 do 1%.

Ryż. 4.8. Schematy połączeń zewnętrznych IONów na mikroukładach (początek):

a) zastosowanie niskonapięciowego stabilizatora napięcia DA1 jako ION;

b) dokładność ustawienia napięcia odniesienia wynosi 2,4% (5,00 V ± 120 mV). Zapasowy stabilizator DAI - 78L05. Kondensatory C1 i C2 muszą być umieszczone w pobliżu DA/zacisków;

c) dokładność ustawienia napięcia odniesienia DA 1 wynosi 0,05% (5,00 V ± 2,5 mV), stabilność temperaturowa wynosi 5 ppm/°C (25 µV na stopień);

d) stabilizator dwustopniowy (VDI, DAI). Dokładność ustawienia napięcia odniesienia DAI (Intersil) wynosi 0,01% (5,00 V ± 0,5 mV), stabilność temperaturowa 5 ppm/°C;

Ryż. 4.8. Schematy podłączenia zewnętrznych jonów na mikroukładach do MK (koniec):

e) płynna regulacja ION w zakresie 0...+3 V. Wymiana stabilizatora DA1 na podobny, ale o innym napięciu wyjściowym (+2,5...+5 V) ustawia górną granicę regulacji;

e) zwiększona stabilność IONów dzięki generatorowi prądu na chipie DA1. Prąd płynący przez trójzaciskową diodę Zenera VDI (1...8 mA) określa się ze wzoru /[mA] = 1,25 /[kOhm];

g) sterowany programowo ION 0...+5 V na chipie DA1 firmy Microchip. Funkcjonalnie jest to dyskretny 6-bitowy rezystor zmienny z zaciskami zewnętrznymi „A”, „B” i środkowym „W”. Rezystancja od 2,1 do 50 kOhm. Wzmacniacz buforowy to wzmacniacz operacyjny DA2;

h) szybka zmiana dwóch napięć. Precyzyjny układ ION na chipie DA1 (Analog Devices) wytwarza w zależności od położenia zworki SL napięcie +2,5 lub +3 V. Filtr LI, CI redukuje szumy zasilania;

i) pin KREF MK jest podłączony do linii zasilającej, która służy jako zewnętrzny ION. Napięcie zasilania regulowane jest przez rezystor R3. Wartość +5,12 V nie została wybrana przypadkowo. Odbywa się to w taki sposób, że przy 10-bitowym ADC MK koszt jednego podziału wynosi dokładnie 5 mV;

j) regulowany ION o zwiększonej obciążalności w oparciu o wzmacniacz DA1. Napięcie wyjściowe +2,5 V można wykorzystać jako punkt środkowy innych wzmacniaczy operacyjnych.

Wiadomości elektroniczne 14, 2008

W tym artykule omówiono nową rodzinę precyzyjnych napięcia odniesienia (VRS) z linii produktów Burr-Brown REF50xx. Te jony są wykonane w oparciu o architekturę pasma wzbronionego, ale pod względem charakterystyki początkowego rozproszenia, dryftu temperatury i szumu są w stanie konkurować z innymi architekturami wiodącymi pod względem precyzji.

Wartości napięcia odniesienia są ważną częścią każdego sprzętu cyfrowego z funkcjonalnością wejść/wyjść analogowych. Parametry tego urządzenia bezpośrednio wpływają na poziom wykonania produktu końcowego. Możliwości ION wbudowanego w mikrokontrolery, podczas pracy w całym zakresie temperatur roboczych, są co najwyżej wystarczające do zapewnienia rozdzielczości 8-bitowej. Na przykład, aby zapewnić dokładność 1/2 m.s.r. 10-bitowy przetwornik ADC integrowany w wielu mikrokontrolerach konieczne jest, aby zakres zmian napięcia wyjściowego napięcia odniesienia nie przekraczał 1,22 mV (dla napięcia odniesienia 2,5 V). W przypadku wbudowanego ION-a, który nie przewiduje możliwości regulacji napięcia wyjściowego, zmiana napięcia wyjściowego spowodowana wpływem zarówno dryfu temperaturowego, jak i rozrzutu początkowego musi mieścić się w tym poziomie. Zatem przy rozsądnym podejściu do doboru jonizatorów do zastosowań z rozdzielczością konwersji 10-bitową i większą najprawdopodobniej zaistnieje konieczność zastosowania jonizatora zewnętrznego. Dodatkowe korzyści wynikające z tego wyboru to także:

• możliwość doboru ION o napięciu wyjściowym odpowiednim do danych warunków aplikacji, niższy poziom szumów, funkcja regulacji napięcia wyjścia analogowego, inne funkcje pomocnicze itp.;
• możliwość pracy nie tylko w połączeniu z przetwornikiem ADC/DAC, ale także z zewnętrznym obwodem interfejsu analogowego;
• większa nośność;
• możliwość lepszej izolacji od wpływu prądu pobieranego przez cyfrowe układy scalone.

Pierwszy zintegrowany jonizator został opracowany w 1969 roku przez legendarnego wynalazcę i wirtuoza obwodów tranzystorowych Roberta Widlara (wówczas pracownika National Semiconductor) podczas pracy nad pierwszym jednoukładowym 20-watowym liniowym regulatorem napięcia, LM109. Później, w 1971 roku, Widlar połączył siły z innym legendarnym programistą, Robertem Dobkinem, aby opracować pierwszy monolityczny ION, LM113. Ten ION nazywany jest „przerwą wzbronioną” (lub ION w oparciu o różnicę napięć baza-emiter). Było to urządzenie z dwoma zaciskami i zostało zawarte w obwodzie podobnym do diody Zenera. Nawet teraz wielu programistów woli nazywać ten typ programowalnych diod Zenera ION i oznaczać je na schemacie jako diody Zenera, chociaż bardziej poprawne jest nazywanie ich „jonami typu równoległego (lub bocznikowego),”, co wskazuje na połączenie równoległe z ładunek. Niektóre ION tego typu, takie jak Texas Instruments TL431, są dostępne od wielu lat i nadal cieszą się popularnością. Bardziej zaawansowany pod względem precyzji szeregowy typ ION z pasmem wzbronionym został zaproponowany przez Paula Brokawa pod koniec lat 70. XX wieku i został wyprodukowany przez firmę Analog Devices pod nazwą AD580. Posiadał złącze 3-pinowe (podobne do stabilizatora napięcia), umożliwiał ustawienie wymaganego napięcia wyjściowego za pomocą rezystancyjnego dzielnika napięcia (wykorzystując rozwijającą się wówczas technologię laserowej regulacji parametrów) oraz pozwalał na przepływ prądu wyjściowego w obu kierunkach. To właśnie ten typ ION, ze względu na optymalny stosunek ceny do jakości i porównywalną dostępność w szerokiej gamie konstrukcji, z biegiem czasu stał się najbardziej rozpowszechniony i jest obecnie produkowany przez wielu producentów.

Jednym z liderów w rozwoju i produkcji pasma wzbronionego ION jest firma Texas Instruments (TI). Jedno z jej ostatnich osiągnięć, seria REF50xx, stała się prawdziwym przełomem dla IONów z pasmem wzbronionym, ponieważ Teraz pod względem połączenia parametrów użytkowych i stopnia precyzji można je postawić na poziomie wiodących obecnie architektur XFET firmy Analog Devices i FGA firmy Intersil (ta ostatnia architektura została opracowana w 2003 roku przez firmę Xicor, rok później stał się częścią Intersil; jego zasada działania to identyczna EEPROM, ale do przechowywania danych nie w postaci binarnej, ale w formie analogowej). Pomoże Ci to zweryfikować tabela 1, która przedstawia charakterystykę przedstawicieli rodziny REF50xx i najlepszych IONów o napięciu wyjściowym 2,5 V, wykonanych z wykorzystaniem FGA, XFET i diody Zenera z technologiami przebicia utajonego.

Tabela 1. Główne cechy rodziny jonizatorów REF50xx i najlepsze rozwiązania konkurencyjne

Poznaj rodzinę REF50xx

Jak wynika z tabeli 1, rodzina REF50xx składa się z sześciu IONów, różniących się poziomem napięcia wyjściowego. Dodatkowo każdy z tych IONów występuje w dwóch wersjach: o zwiększonej dokładności (charakterystyka została przedstawiona w tabeli 1) oraz standardowej. Charakterystyki dokładności wersji standardowej są około dwa razy gorsze niż wersji o wysokiej precyzji.

Wszystkie typy i wersje ION dostępne są w dwóch typach 8-pinowych obudów: SO i MSOP. Położenie kołków pokazano na rysunku 1a.

Ryż. 1. Pinout i uproszczony schemat blokowy ION REF50xx

Tutaj, na rysunku 1b, pokazano uproszczony schemat blokowy REF50xx ION.

REF50xx opiera się na elemencie pasma wzbronionego 1,2 V. Napięcie to jest następnie buforowane i skalowane do żądanego poziomu wyjściowego za pomocą nieodwracającego stopnia precyzyjnego wzmacniacza operacyjnego (OPA). Można wpływać na wzmocnienie tego stopnia wzmacniacza poprzez pin TRIM. Podłączenie potencjometru do tego pinu pozwala na regulację napięcia wyjściowego w zakresie ±15 mV. Kolejną dodatkową cechą REF50xx jest możliwość kontrolowania temperatury kryształu za pomocą pinu TEMP. Napięcie na tym pinie zależy od temperatury (wyraz tej zależności pokazano na rysunku 1b). Należy zauważyć, że funkcja kontroli temperatury jest bardziej odpowiednia do monitorowania zmian temperatury niż jej wartość bezwzględna, ponieważ Błąd pomiaru jest dość duży i wynosi około ±15°С. Jednakże funkcja ta ma szerokie zastosowanie w obwodach kompensacji temperatury stopni analogowych. Wyjście TEMP ma wysoką rezystancję, więc podczas pracy z obciążeniami o stosunkowo niskiej rezystancji będzie musiało być buforowane za pomocą wzmacniacza operacyjnego o niskim dryfie temperaturowym. Producent zaleca do tych celów użycie wzmacniacza operacyjnego OPA333, OPA335 lub OPA376.

Przegląd wydajności

Początkowe rozprzestrzenianie się

Wartość początkowej rozpiętości pokazuje, jak bardzo napięcie wyjściowe ION może odbiegać od wartości nominalnej bezpośrednio po włączeniu zasilania i w temperaturze pokojowej (25°C). Jak już wspomniano, REF50xx IONs są dostępne w dwóch wersjach z początkowym rozrzutem 0,05% (50 ppm) i 0,1% (100 ppm). Tym samym początkowe rozpowszechnienie nawet wersji standardowych spełnia wymagania systemów o rozdzielczości co najmniej 12 bitów i błędzie konwersji 1 m.s.r. (dla zakresu konwersji 2,5 V warunki te odpowiadają rozdzielczości 610 μV, a dla jonu 2,5 V ±0,01% napięcie wyjściowe odbiega o nie więcej niż 250 mV). Jeśli skorzystasz z możliwości regulacji napięcia wyjściowego, to bez uwzględnienia innych ograniczeń (dryft temperaturowy, szum) rozdzielczość można rozszerzyć do 16 bitów.

Dryft temperaturowy (współczynnik temperaturowy, TK)

Ta charakterystyka pokazuje, jak bardzo napięcie wyjściowe będzie się zmieniać wraz ze zmianami temperatury. ION REF50xx charakteryzują się bardzo niskim współczynnikiem TC, który wynosi 3 ppm/°C dla wersji o wysokiej precyzji i 8 ppm/°C dla wersji standardowych. Wartość TK wynosząca 8 ppm/°C dla napięcia jonowego 2,5 V oznacza, że ​​podczas pracy w zakresie temperatur o szerokości 100°C (na przykład -25...75°C) napięcie wyjściowe jon zmieni się o 2,0 mV. Wynika z tego, że współczynnik TC rozważanych IONów jest w zupełności wystarczający, aby zapewnić 10-bitową rozdzielczość w szerokim zakresie temperatur z błędem konwersji wynoszącym 1/2 msr, a wyższą rozdzielczość można uzyskać jedynie w węższym zakresie temperatur. Dla systemu 16-bitowego z błędem konwersji 1/2 m.s.r. dozwolona jest względna zmiana napięcia wynosząca jedynie 7,6 ppm (0,00076%). Zatem ION REF50xx będzie w stanie osiągnąć taką dokładność tylko w całkowicie statycznych warunkach temperaturowych (odchyłka nie większa niż 1...2°C). W systemie 14-bitowym przy pozostałych parametrach REF50xx będzie już w stanie zapewnić wymaganą dokładność przy wahaniach temperatury do 10°C, w systemie 12-bitowym - 40°C, w systemie 10-bitowym - 160°C.

Napięcie wyjściowe dowolnego jonu ma składową szumu. Szum, zwłaszcza szum o niskiej częstotliwości, może utrudniać pomiar napięcia z dużą rozdzielczością i/lub szybkością. Typowe wartości międzyszczytowe napięcia szumowego w zakresie częstotliwości 0,1...10 Hz podano w tabeli 1 (dotyczy to również wersji standardowych). Wartości te są w pełni adekwatne do wymagań systemów o rozdzielczości do 14 bitów włącznie i błędzie konwersji 1/2 m.s.r.

Niestabilność wejścia i obciążenia

Charakterystyki te pozwalają oszacować, jak bardzo zmieni się napięcie wyjściowe, gdy napięcie wejściowe i prąd obciążenia będą się zmieniać. Niestabilność wejściowa dla wszystkich ION REF50xx wynosi nie więcej niż 1 ppm/V, a niestabilność obciążenia wynosi 50 ppm/mA (w całym zakresie temperatur pracy). Niestabilność obciążenia można również interpretować jako rezystancję wyjściową ION, tj. 50 ppm/mA oznacza, że ​​rezystancja wyjściowa ION przy napięciu 2,5 V wynosi 2,5 × 50 = 125 mOhm.

Maksymalny prąd wyjściowy

Choć jonizatory REF50xx pozwalają na przepływ zarówno prądu opadającego, jak i opadającego o natężeniu do 10 mA, nie zaleca się wykorzystywania jonizatora do granic jego możliwości. Podczas pracy z prądami bliskimi wartości granicznych nie można wykluczyć samonagrzewania się kryształu ION i pojawienia się gradientów termicznych wzdłuż mikroukładu, które negatywnie wpływają na dokładność i stabilność układu. Warto również pamiętać, że REF50xx ION są wyposażone w zabezpieczenie wyjścia przed zwarciami z liniami energetycznymi (prąd zwarciowy jest ograniczony do 25 mA), co czyni je bardziej niezawodnymi urządzeniami.

Zakres napięcia zasilania

ION REF50xx przeznaczone są do pracy w dość szerokim zakresie napięć zasilania: od 2,7 V dla urządzeń o najniższym napięciu do 18 V. Nie należy jednak interpretować tych cech jako możliwości pracy przy napięciu nieustabilizowanym, gdyż w celu uzyskania precyzyjnych charakterystyk lepiej ION zasilić z wyjścia liniowego stabilizatora napięcia, który podejmie się rozwiązania wielu problemów związanych z filtrowaniem szumów, tłumieniem procesów przejściowych na wejściu zasilania itp. Dolna granica zakresu napięcia zasilania określa inna cecha - minimalny dopuszczalny spadek napięcia. Jego wartość zależy od prądu obciążenia i temperatury i w najgorszych warunkach (10 mA, 125°C) wynosi nieco ponad 700 mV. Jeżeli kierując się powyższymi zaleceniami zapewnimy pracę z prądem o połowę mniejszym od maksymalnego (tj. 5 mA) to minimalny spadek napięcia będzie mieścił się w przedziale temperatur 0,3...0,4 V Odpowiednio 25. ..125°С.

Obecne zużycie

REF50xx IONs charakteryzują się dość dużym poborem prądu w porównaniu z konkurencyjnymi technologiami FGA i XFET, co widać w tabeli 1. Tak wysoki pobór jest charakterystyczny dla innej architektury precyzyjnej: jonu diody Zenera z ukrytym przebiciem. Dlatego użycie REF50xx ogranicza się do zastosowań zasilanych bateryjnie, gdzie wymagana jest ciągła praca jonizatora. Jednakże w zastosowaniach z przerywaną pracą odniesienia istnieje inne ograniczenie - czas ustalania po włączeniu zasilania. REF50xx jest dość długi: podczas pracy z kondensatorem obciążeniowym 1 µF typowy czas ustalania wynosi 200 µs. Tym samym jonizatory te bardziej nadają się do pracy w ramach stacjonarnych urządzeń precyzyjnych, dla których ważniejsze są niższe koszty produkcji niż charakterystyka zużycia energii.

Typowe zastosowania i schematy obwodów

Jak już wspomniano, ze względu na dość duży pobór mocy, ale także stosunkowo niski koszt, diody ION z rodziny REF50xx idealnie nadają się do pracy w ramach precyzyjnego sprzętu stacjonarnego o rozdzielczości konwersji do 16 bitów, m.in.:

• systemy gromadzenia danych;
• zautomatyzowany sprzęt testowy;
• urządzenia automatyki przemysłowej;
• wyposażenie medyczne;
• precyzyjne oprzyrządowanie.

Podstawowy obwód przełączający, który nie przewiduje wykorzystania funkcji regulacji temperatury i regulacji napięcia wyjściowego, pokazano na rysunku 2a. W tej konfiguracji ION jest uzupełniony zewnętrznie tylko dwoma elementami: kondensatorem blokującym na wejściu o pojemności 1...10 μF i kondensatorem obciążającym na wyjściu o pojemności 1...50 μF. Kondensator obciążeniowy musi być typu „low ESR”, tj. mają niską zastępczą rezystancję szeregową. W przypadku konieczności regulacji napięcia wyjściowego obwód ten należy uzupełnić układem z rysunku 2b. Ważne jest, aby zrozumieć, że użycie niedrogiego rezystora cermetalowego jako trymera może prowadzić do pogorszenia TC jonu, ponieważ TCR tego rezystora przekracza 100 ppm. Bardziej preferowane jest stosowanie rezystorów trymera z drutu precyzyjnego lub folii metalowej z tolerancją rezystancji 5% i TCR mniejszym niż 50 ppm.

Ryż. 2. Obwody przyłączeniowe REF50x: podstawowe (a), z regulacją napięcia wyjściowego (b) oraz w ramach 16-bitowego układu akwizycji danych: z wejściem unipolarnym (c) i bipolarnym (d)

Na rysunku 2c można zobaczyć przykład konstrukcji stopnia wejściowego jednokanałowego 16-bitowego układu akwizycji danych o zakresie wejściowym 0...4 V. Tutaj sygnał wejściowy jest buforowany przez precyzyjny wzmacniacz operacyjny OPA365, podłączony do nieodwracającego obwodu wzmacniacz-wzmacniacz. Następnie sygnał jest filtrowany przez obwód RC i trafia na wejście 16-bitowego przetwornika ADS8326. Zakres pomiarowy jest ustawiany przez REF5040 ION przy napięciu 4,0 V. Dzięki obsłudze przez wzmacniacz operacyjny pełnego wahania napięcia na wejściu i wyjściu (typu „rail-to-rail”) oraz niewielkiemu minimalnemu spadkowi napięcia ION , obwód może działać przy napięciu zasilania 5 V.

Inny przykład, ale dotyczący konwersji sygnału bipolarnego w zakresie ±10 V, pokazano na rysunku 2d. Obwód wyróżnia się zastosowaniem w stopniu wejściowym wzmacniacza pomiarowego INA159, który przetwarza zakres bipolarny ±10 V na zakres unipolarny 0...4 V. 16-bitowy przetwornik ADC z wejściem unipolarnym i konwersją częstotliwość do 1 MHz ADS8330 jest używany jako ADC.
wnioski

Pomimo tego, że jony z rodziny REF50xx wykonane są w oparciu o architekturę pasma wzbronionego, charakteryzują się one na tyle dużą precyzją, że można je postawić na równi z takimi wiodącymi architekturami jak dioda Zenera z przebiciem utajonym, XFET i FGA.

Rodzina obejmuje sześć referencji dla różnych napięć wyjściowych w zakresie od 2,048 do 5 V. Dodatkowo każda z tych referencji dostępna jest w dwóch wersjach: standardowej i wysokiej dokładności. Wszystkie IONs obsługują możliwość regulacji napięcia wyjściowego i kontrolowania temperatury.

Istotną wadą IONów jest ich duży pobór mocy (1 mA) i długi czas stabilizacji po zasileniu (200 μs), co ogranicza możliwość ich stosowania w układach o krytycznym znaczeniu energetycznym. Producent wskazuje na możliwość wykorzystania ION w systemach o rozdzielczości do 16 bitów włącznie.

Literatura

1. REF5020, REF5025, REF5030, REF5040, REF5045, REF5050 — niski poziom hałasu, bardzo niski dryft, precyzyjne napięcie odniesienia//arkusz danych, Texas Instruments, lit. liczba SBOS410, 2007. - 18:00.