Спасылкі на XFET ™

Для таго, каб аналагавы сігнал прадстаўляў (або быў прадстаўлены) лічбавым нумарам, неабходна перавесці шкалу праз апорную, звычайна напружанне. Такім чынам, аналагава -аналагавы пераўтваральнік вырабляе лічбавае лік, прапарцыйнае стаўленню аналагавага сігналу да апорнага напружання; і аналагава-аналагавы пераўтваральнік вырабляе выхад, які складае долю поўнамаштабнага напружання або току, усталяванага па спасылцы. Калі апорны сігнал выявіць памылку +1%, гэта прывядзе да прапарцыйнай сістэмнай памылкі: аналагавы выхад ЦАП павялічыцца на 1%, а лічбавы выхад АЦП зменшыцца на 1%. У сістэмах, дзе патрабуюцца абсалютныя вымярэнні, дакладнасць сістэмы моцна залежыць ад дакладнасці спасылкі. У сістэмах збору дадзеных з высокім дазволам, асабліва ў тых, якія павінны працаваць у шырокім дыяпазоне тэмператур, спасылкі на высокую стабільнасць з'яўляюцца абавязковымі. Дакладнасць любога пераўтваральніка абмежавана тэмпературнай адчувальнасцю і доўгатэрміновым дрэйфам апорнага напружання. Калі дазволенае заданне напружання дазваляе ўнесці памылку, эквівалентную толькі 1/2 найменш значнага біта (1 LSB = 2-n поўнай шкалы), можа быць дзіўна ўбачыць, наколькі добрая спасылка павінна быць, нават для невялікія тэмпературныя экскурсіі. А калі змены тэмпературы вялікія, эталонная канструкцыя з'яўляецца вялікай праблемай. Напрыклад, сапраўдны 16-разрадны аналагава-лічбавы пераўтваральнік з аўтаматычнай каліброўкай мае LSB 15.2 частак на мільён (праміле) поўнага маштабу. Каб АЦП меў абсалютную дакладнасць 16 біт, памылка апорнага напружання ва ўсім дыяпазоне працоўных тэмператур павінна быць меншай або роўнай 1/2 LSB або 7.6 праміле. Калі апорны дрэйф складае 1 праміле/° C, то (не звяртаючы ўвагі на ўсе іншыя крыніцы памылак) агульны ваганне тэмпературы не павінен перавышаць 7.6 ° C для захавання сапраўднай 16-разраднай дакладнасці. Другой крыніцай памылак, якую часта не заўважаюць, з'яўляецца эталонны шум; падтрыманне яго на нізкім узроўні (звычайна менш за 1/4 LSB) мае вырашальнае значэнне для высокай дакладнасці. Нелінейнасць апорнага тэмпературнага каэфіцыента і вялікі цеплавой гістэрэзіс з'яўляюцца іншымі крыніцамі памылак, якія могуць істотна паўплываць на агульную дакладнасць сістэмы. Тыпы спасылак Стабілітроны*: Шырока выкарыстоўваюцца на працягу многіх гадоў стабілітроны з кампенсацыяй тэмпературы, атрыманыя ў выніку зваротнага разбурэння пераходу база-эмітар на паверхні прылады. Зенеры маюць пастаяннае падзенне напружання, асабліва пры выкарыстанні ў ланцугу, які можа забяспечваць пастаянны ток, атрыманы ад больш высокага напружання харчавання. Zeners даступныя ў шырокім дыяпазоне варыянтаў напружання: ад 6 В да 200 В, дапускі ад 1.0% да 20% і рассейванне магутнасці ад долі ват да 40 або 50 Вт. Аднак у іх ёсць шмат недахопаў. Яны часта патрабуюць дадатковай схемы для атрымання нізкага выходнага супраціву, допуск напружання ў недарагіх прыладах звычайна дрэнны; яны шумныя і вельмі адчувальныя да зменаў току і тэмпературы, і яны схільныя зменам з часам. Пахаваны або падземны стабілітрон з'яўляецца пераважнай апорнай крыніцай для дакладных IC -прылад. У паверхневых спасылках на стабилитроне вобласць адваротнага разлому пакрыта ахоўнай дыфузіяй, каб трымаць яе значна ніжэй прымешак, механічных напружанняў і дэфектаў крышталя, выяўленых на паверхні. Паколькі гэтыя эфекты спрыяюць узнікненню шуму і доўгатэрміновай нестабільнасці, схаваны прабойны дыёд менш шумны і больш стабільны, чым павярхоўныя стабілітроны. Тым не менш, ён патрабуе крыніцы харчавання не менш за 6 У і павінен спажываць некалькі сотняў мікраампер, каб падтрымліваць шум на практычным узроўні. *Заўвага: эталонныя дыёды могуць выкарыстоўваць два тыпы прабояў - стабилитрон і лавіну. У большасці эталонных дыёдаў выкарыстоўваецца лавінавы рэжым з высокім напругай, але ўсе яны сталі называцца "стабілітронамі". Шырынныя зазоры: Іншы папулярны метад праектавання для спасылак на напружанне выкарыстоўвае прынцып запрещенной зоны: Vbe любога крэмніевага транзістара мае адмоўны tempco каля 2 мВ/° C, які можа быць экстрапаляваны прыкладна да 1.2 В пры абсалютным нулі (напружанне крэмнія ў запрещенной зоне) . Розніца напружання базавага выпраменьвальніка паміж супастаўнымі транзістарамі, якія працуюць пры рознай шчыльнасці току, будзе прапарцыйная абсалютнай тэмпературы (PTAT). Гэта напружанне, дададзенае да Vbe з яго адмоўным тэмпературным каэфіцыентам, дазволіць дасягнуць пастаяннага напружання зазоннай зоны. Гэта тэмпературна-інварыянтнае напружанне можна выкарыстоўваць у якасці «нізкавольтнага стабілінара» у шунтирующем злучэнні (AD1580). Часцей ён узмацняецца і буферызуецца для атрымання стандартнага значэння напружання, напрыклад 2.5 або 5 В. З моманту свайго ўвядзення апорнае напружанне зазоннай зоны дасягнула высокай ступені ўдасканалення і шырока выкарыстоўваецца; аднак яму не хапае дакладнасці, якой патрабуюць многія з сучасных электронных сістэм. Практычныя спасылкі на прапускную здольнасць не адзначаюцца добрымі шумавымі характарыстыкамі, дэманструюць значны тэмпературны гістэрэзіс і маюць доўгатэрміновую стабільнасць, якая залежыць ад абсалютнага значэння, па меншай меры, аднаго рэзістара на чыпе. Новы прынцып-XFET ™: з распаўсюджваннем сістэм, якія выкарыстоўваюць 5-вольтовыя крыніцы, і ўсё большай патрэбай у працы пры напрузе 3 В і ніжэй, дызайнерам ІС і сістэм патрэбныя высокапрадукцыйныя спасылкі на напружанне, якія могуць працаваць ад рэек харчавання значна ніжэй > 6 У, неабходныя для дыёдаў з пахаванымі стабилитронами. Такая прылада павінна спалучаць у сабе маламагутную працу з нізкім узроўнем шуму і малым дрэйфам. Таксама пажаданыя лінейны тэмпературны каэфіцыент, добрая доўгатэрміновая стабільнасць і нізкі цеплавой гістэрэзіс. Каб задаволіць гэтыя патрэбы, была створана новая апорная архітэктура, якая забяспечвае такую ​​жаданую апорную напругу. Тэхніка, якая атрымала назву XFET ™ (дадатковая транзісторная імплантацыя), дае нізкі ўзровень шуму, які патрабуе нізкага току падачы і забяспечвае палепшаную лінейнасць тэмпературных каэфіцыентаў з нізкім цеплавым гістэрэзісам. Ядро эталона XFET складаецца з двух транзістараў палявога эфекту, адзін з якіх мае дадатковы імплантат канала для павышэння напругі адключэння. Калі абодва JFET працуюць на адным і тым жа току стоку, розніца ў напружанні адрыву ўзмацняецца і выкарыстоўваецца для фарміравання вельмі стабільнага апорнага напружання. Уласнае апорнае напружанне складае каля 500 мВ, з адмоўным тэмпературным каэфіцыентам каля 120 праміле/К. Гэты нахіл, па сутнасці, звязаны з дыэлектрычнай пранікальнасцю крэмнію і ўшчыльную кампенсуецца шляхам дадання папраўчага члена, створанага такім жа чынам, што і тэрмін прапарцыйна абсалютнай тэмпературы (PTAT), які выкарыстоўваецца для кампенсацыі апорных зазоннай прасторы. Аднак каэфіцыент уласнай тэмпературы XFET прыкладна ў трыццаць разоў ніжэй, чым у запрещенной зоны. У выніку карэкцыі патрабуецца значна менш. Гэта, як правіла, прыводзіць да значна меншага шуму, так як большая частка шуму апорнай паласы зыходзіць ад схемы тэмпературнай кампенсацыі. Тэрмін карэкцыі тэмпературы забяспечваецца токам IPTAT, які станоўчы і прапарцыйны абсалютнай тэмпературы (малюнак 1). Малюнак 1. Спрошчаная прынцыповая схема спасылкі ADR29x. Серыі ADR29x - першыя з расце сямейства спасылак, заснаваных на архітэктуры XFET. Яны працуюць ад рэек харчавання ад 2.7 да 15 В і расходуюць толькі 12 мкА. Варыянты выхаднога напружання ўключаюць 2.048 В (ADR290), 2.5 В (ADR291), 4.096 В (ADR292) і 5 В (ADR293). Плён новай тэхналогіі: Тапалогія схемы XFET мае значныя перавагі ў параўнанні з большасцю спасылак на прапускную здольнасць і стабилитроны. Пры працы з тым жа токам напружанасць шуму ад піка да піка ад эталоннага XFET на частатах ад 0.1 да 10 Гц звычайна ў 3 разы меншая, чым для шырыні (гл. параўнанне паміж REF192 і ADR291). У якасці альтэрнатывы, спасылка на паласу зазораў павінна працаваць звычайна ў 20 разоў больш, чым ток харчавання спасылкі XFET, каб забяспечыць эквівалентную максімальную прадукцыйнасць шуму (ADR291 супраць. 680 г. нашай эры). Спасылка XFET мае вельмі плоскі або лінейны тэмпературны каэфіцыент у пашыраным дыяпазоне прамысловых працоўных тэмператур. Найлепшыя эталонныя зазоннай зоны і стабілінараў звычайна маюць нелінейныя тэмпературныя каэфіцыенты пры экстремальных тэмпературах. Гэтыя нелінейнасці не з'яўляюцца паслядоўнымі ад часткі да часткі, таму простая табліца ROM/праграмнага пошуку не можа быць выкарыстана для карэкцыі тэмпературнага каэфіцыента. Лінейнасць тэмпературнага каэфіцыента з'яўляецца вельмі важнай спецыфікацыяй для DVM -прыкладанняў. Яшчэ адна важная перавага XFET - гэта яго выдатная доўгатэрміновая стабільнасць. Яго дрэйф складае менш за адну пятую паказчыка шырыні зазору і супастаўны з паказчыкам стабилитронов (гл. Табліцу). Табліца 1. Параўнанне даведачных параметраў стабілітрона, зазору паласы і XFET Параметр ADR291 AD586 AD680 REF192 Эталонная тапалогія XFET Закрыты стабілітрон Зазор паласы Напружанне харчавання (В) +3.0 +15.0 +5.0 +3.3 Выхад напружання (В) 2.5 5 2.5 2.5 Пачатковая дакладнасць (мВ)*макс ±2 ±2 ±5 ±2 Тэмпературны каэфіцыент (ppm/°C)* макс. 8 (-25 да +85) 2 (0 да +70) 20 (-40 да +85) 5 (-40 да +85) Напружанне шуму 0.1 да 10 Гц (мкВ pp) 8 4 10 25 Ток спакою (мкА) макс., 25°C 12 3000 250 45 Рэгуляванне лініі (ppm/V)*, макс. 100 100 40 4 Рэгуляванне нагрузкі (ppm/мА)* макс. 100 мА да нагрузкі ад выхаднога каскаду PNP з нізкім падзеннем; і няма патрабаванняў да выхаднога развязваючага кандэнсатара. Цеплавы гістэрэзіс з канструкцыяй XFET значна лепш, чым з засцерагальнікамі. Вытворчыя прылады дэманструюць прыкладна 200 мкВ аднаўленчага і некумулятыўнага зруху пры цеплавым удары 100 кельвінаў супраць. зрух ад 500 да 1000 мкВ у супастаўных зазорах. Агульная перавага прадукцыйнасці, прапанаваная ўласнай архітэктурай XFET ADI у партатыўных сістэмах, якая патрабуе дакладнасці, стабільнасці і нізкай магутнасці, не мае сабе роўных існуючым спасылкам на прапускную здольнасць або стабилитрон. Прымяненне – крыніца току: серыя ADR29x карысная для многіх дакладных эталонных прыкладанняў з нізкай магутнасцю, нізкага напружання, у тым ліку адмоўных эталонных адлікаў і "ўзмоцненых" дакладных рэгулятараў з выкарыстаннем знешніх узмацняльнікаў з нізкім узроўнем спакою рэйка-рэйкавых з злучэннямі зваротнай сувязі Кельвіна. Нізкі і неадчувальны ток спакою (прыкладна на 12 ± 2 мкА над тэмпературай) дазваляе членам сямейства ADR29x служыць у якасці дакладных крыніц току, якія працуюць ад нізкага напружання харчавання. На малюнку 2 паказана асноўнае падлучэнне плавучай крыніцы току з заземленай нагрузкай. Выходнае напружанне, якое рэгулюецца дакладна, прымушае ток (VOUT/RSET) праходзіць праз RSET, што з'яўляецца сумай фіксаванага і рэгуляванага вонкавага супраціву. Гэты ток, <5 мА, дадае да току спакою, каб сфармаваць ток нагрузкі праз RL. Такім чынам, прадказальныя токі ад 12 мкА да 5 мА можна запраграмаваць на праходжанне праз нагрузку. Малюнак 2.

Пакінь паведамленне 

спіс паведамленняў