基準電壓源在確保測量電壓的電子系統的測量值正確方面起著重要作用。在測量系統中,模數轉換器(ADC)將輸入電壓與基準電壓進行比較。然后,ADC生成一個代碼,表示輸入信號與該基準電壓之間的關系。如果基準電壓存在誤差,則會導致測量數據出現誤差。
為特定功能選擇合適的基準電壓源需要考慮一些頂線精度規格:
初始精度,或室溫下的精度
和溫度系數,或輸出電壓隨溫度的變化
考慮到這些參數,您如何選擇?假設您要求基準電壓源在整個溫度范圍內的總精度為 ±0.2%。在這種情況下,您可以使用初始精度為 ±0.1% 且溫度系數為 ±10ppm/°C 的基準電壓源。 在 25°C 和 125°C 之間,溫度系數可以變化為 10ppm/°C x 100°C 或 1000ppm (0.1%)。因此,您可以預期總誤差(初始 + 漂移)小于 ±0.2%。
您可能希望改善總誤差。在這種情況下,您可以選擇具有更小的初始誤差和/或溫度系數值的更高精度基準電壓源。您通常可以感謝更復雜的設計和校準技術來改進規格。
隨著準確性的提高,其他誤差源變得更加明顯。長期漂移(LTD)就是這樣一個誤差源;這在更高性能的系統中尤其重要。LTD由上電時給定基準電壓源的輸出電壓偏移來標記,該偏移量隨時間以選定的時間間隔測量。1數據手冊通常顯示工作 1,000 小時后的典型漂移。LTD是由許多因素引起的, 一個主要的因素是電路板組裝過程中發生的封裝應力.暴露在高溫下會導致塑料IC封裝的形狀略有變化,這會對基準電壓芯片施加壓力。在數小時的過程中,組件應力穩定,基準電壓源的輸出發生變化。發生多少變化將取決于電路設計、布局和封裝等因素;它通常在 ppm 的 10 量級。
圖2顯示了典型基準電壓源的LTD,很明顯,在非常高精度的測量系統中,LTD可能足夠大,足以隨著時間的推移影響精度。為了提高系統的初始精度,您可以在組裝后立即執行系統校準。但變化仍然會在數周甚至數月內發生。
圖2.塑料參考的有限公司圖。
您還可以應用各種技術來改善校準后LTD。在校準之前,您可以在電路板上燃燒幾個月;但是,這種方法不是非常實用。您還可以在幾個小時內使電路板經過一兩個溫度循環。這種方法通常有助于更快地解決壓力。
還有IC制造方面的考慮。例如,電壓基準電壓源芯片的封裝類型提供了比傳統塑料封裝更穩定的選擇。陶瓷封裝是一個不錯的選擇,因為它們的組裝后彎曲水平遠低于塑料封裝。因此,它們可以顯著改善LTD。雖然早期的陶瓷封裝往往偏大,但當今更緊湊的陶瓷封裝的 3mm x 3mm 尺寸滿足了需要小元件的密集電路板的要求。
使用更好的封裝類型可以產生顯著的好處。在圖3中,您可以看到與圖2相同的基準電壓源IC,但它安裝在新的陶瓷封裝中。顯然,LTD在陶瓷封裝方面要好得多。
圖3.用于陶瓷參考的LTD圖。
對于高精度工業和過程控制、精密儀器儀表、高分辨率ADC和數模轉換器(DAC)等應用,MAX6079等低噪聲、低漂移基準是一個不錯的選擇。MAX8采用小型6079引腳密封陶瓷封裝,隨時間、溫度和濕度變化具有低漂移。對于手機、工業過程控制系統和便攜式電池供電設備等應用,MAX6279陶瓷并聯電壓基準是一個有價值的選擇。MAX6279為精密、兩端分流模式、帶隙電壓基準,提供1.225V固定反向擊穿電壓,隨時間、濕度和溫度變化提供穩定的結果。
總之,對于高性能測量系統,準確穩定的基準電壓源是其面包和黃油。在小尺寸內提高系統性能需要增強LTD性能,而這可以通過在緊湊型陶瓷封裝中安裝基準電壓源來實現。
審核編輯:郭婷
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