精密模拟和混合信号系统的经验丰富的设计师知道,电压基准的性能,无论是独立的还是嵌入模数转换器(ADC),对整个系统的性能至关重要。参考点的绝对精度和稳定性(在很大程度上但不完全是温度变化的函数)都建立了性能界限。虽然精度可以通过一些努力进行校准和补偿,但需要进行大量的工作来评估热漂移并将其纳入校正方案。
这就是为什么如此强调拥有一个固有的稳定的引用,比如ADR1399炉补偿,埋地齐纳,7.05-V电压参考模拟设备(图1).这四引线精密分流参考集成微加热器具有优良的温度稳定性,漂移仅0.2 ppm/°C在电压,温度和静态电流条件的广泛范围内。长期稳定性为7ppm /√kHr。
在10hz ~ 1khz范围内,最大动态阻抗为0.08 Ω,典型参考噪声为1.84 μ V rms。ADR1399的应用包括超稳定的数字电压表,精密校准设备,以及需要高度可重复的ADC读数的任何系统或信号链。
ADR1399的加热器工作电压为9.5- 40v,通常在8.5 - 21ma之间,当然在−55°C的环境温度下有最大的稳态电流需求。加热器电流在启动时可以上升到100毫安以上,直到几秒钟内热稳定(图2).
ADR1399内部的两个运放伺服回路有助于最大限度地提高稳定性。一个回路保持齐纳和V的固定比例是电流,总电流由外部施加的上拉电阻或电流源设定。第二运放回路将器件模具维持在约95°C的不可调节设定值,从而排除大多数外部环境温度波动对工作温度的影响。这些回路还有助于ADR1399出色的负载步长响应。
关键包装和PCB放置细节
封装和PCB安装对于这样的参考设备至关重要。整个装置被安置在一个简单的四脚,密封的,TO-46封装,测量大约5毫米直径和2.5毫米高,被塑料隔热层包围。这增加了热阻,减弱了由于环境温度变化而产生的波动,并降低了所需的加热器功率。
另一种增加热阻的设计技术是减少靠近设备的相关PCB的固体铜平面,因为它们会传导热量(讽刺的是,与大多数情况相反,这是在这种情况下你不想要的特性)。同样有效的方法是将该设备的引线抬高到离板表面约1厘米的高度,再次减少热路径,并允许不流动的空气在一定程度上隔热该设备。
其他微妙的布局和使用考虑可以最大限度地提高精度电压参考的性能,就像这个。to -46封装引线,由科伐制成,通常在传统的板设计中焊接到铜迹。然而,Kovar铜结也会产生35 μ V/°C的热电偶电压,这比ADR1399的典型温度系数高出约25倍。
因此,为了最小化热电偶引起的电压误差,具有关键引脚的串联节点应该始终看到与返回路径中相应结相同的温度,同时需要避免齐纳引脚接触PCB的两点温度梯度。
ADR1399的售价为11.81美元(100件)。尽管这是一个功能“简单”的四端设备,只做一件事并努力做好,用户可能仍然倾向于根据他们的情况评估它的性能。为了促进这一点,相关的EVAL-ADR1399评估板售价49美元(图3),实现高效的原型。它包括一个侧面安装的SMA连接器,以及一对用于基本香蕉插头的连接器,并由标准USB连接供电。