Разработчики, занимающиеся созданием точных аналоговых входных каскадов и сигнальных цепей, знают, что характеристики источника опорного напряжения (ИОН) – будь то дискретное автономное устройство или интегрированное в компонент – часто являются решающим фактором, определяющим характеристики системы. Точный, стабильный ИОН не только позволяет системе делать то, что ей нужно, но и «калибрует» другие недостатки системы.
По этой причине производители микросхем улучшают характеристики этих микросхем ИОН, совершенствуя конструкции, технологические процессы и корпуса. Результатом стали впечатляющие характеристики с чрезвычайно низкими температурными коэффициентами, которые часто являются главной проблемой для компонентов этого класса, предназначенных для выполнения одной и только одной функции.
Однако для некоторых приложений даже «исключительно хорошо» – это недостаточно. Для достижения еще более высоких характеристик ключевым условием обеспечения стабильного выходного опорного напряжения является поддержание постоянной температуры ядра ИОН.
Использование стабилитрона с углубленным переходом и встроенного нагревателя
Именно для такого случая Analog Devices (ADI) предлагает миниатюрное и простое в использовании решение – микросхему ADR1001. Это устройство представляет собой полностью интегрированное в одном кристалле решение, основанное на стабилитроне с углубленным переходом со сверхнизким дрейфом (Рисунок 1).
 |
|
| Рисунок 1. | На блок-схеме прецизионного источника опорного напряжения ADR1001, включающей окружающие цепи, показаны работа нагревателя с расщепленным питанием и выходное опорное напряжение 10 В. |
Встроенный нагреватель (иногда называемый «термостатирующим») в сочетании со стабилитроном с углубленным переходом, технология которого разработана ADI, позволяет ADR1001 достигать значений температурного коэффициента, измеряемого долями ppm, и долгосрочного дрейфа, измеряемого единицами ppm. Интеграция всех цепей формирования сигнала, необходимых для ИОН предыдущего поколения LTZ1000, значительно сокращает общую площадь решения и упрощает процесс проектирования, устраняя многочисленные проблемы, связанные с созданием аналогичных устройств на основе дискретных схем.
Простота использования источника опорного напряжения
Помимо обеспечения исключительной точности по всем критическим параметрам, ADR1001 поддерживает простые в использовании функции, позволяющие снизить стоимость и уменьшить трудоемкость проектирования. К этим функциям относятся вывод программирования внутреннего термостата, программируемый резистором ограничитель тока нагревателя, вывод флага «питание в норме» с открытым коллектором, герметичный корпус для поверхностного монтажа и дополнительная пара согласованных резисторов. По умолчанию уставка температуры внутреннего нагревателя составляет 70 °C, если к выводу TSET не подключен внешний резистор.
Устройство, работающее от источника питания 9–36 В, содержит источник опорного напряжения 6.6 В и резистивный делитель, предназначенный для получения точного выходного напряжения 5 В, которое можно легко «усилить» с помощью этих согласованных резисторов. Комбинация цепи делителя и выходного буфера настраивается с начальной точностью до ±0.25%.Пара резисторов также позволяет разработчикам легко формировать отрицательное опорное напряжение или усиливать напряжение в 2 раза с минимальным влиянием на точность или дрейф выходного напряжения. Пиковое напряжение шумов на выходе 5 В (в полосе от 0.1 до 10 Гц) составляет всего 0.13 ppm.
Конечно, за использование стабилизирующего нагревателя приходится расплачиваться увеличением потребляемой мощности, но это компромисс, на который разработчики, возможно, будут готовы согласиться. Предельный ток нагревателя составляет 100 мА, когда вывод его ограничения закорочен на землю нагревателя.
21-страничное описание микросхемы включает в себя технические характеристики и графики дрейфа/точности (долгосрочные и краткосрочные), многие из которых были получены с 15-секундной задержкой после включения питания. Оно также содержит некоторые полезные схемы подключения к приложениям, такие как базовое подключение, одновременный вывод полного опорного напряжения 5 В и половинного напряжения 2.5 В с использованием внешнего буфера, создание сверхстабильного опорного напряжения 10 В и разработка биполярного ЦАП ±5 В с использованием внешнего операционного усилителя.
Оценочная плата для ИОН
Пользователям даже такого функционально простого устройства, как этот ИОН, может быть полезен простой способ проверки и оценки работы микросхемы. Для этого Analog Devices предлагает оценочную плату ADR1001E-EBZ (Рисунок 2). Выходное напряжение стабилитрона 6.6 В точно делится до прецизионных 5 В и выводится на гнезда типа «банан» и разъем SMA, установленные по краям.
 |
|
| Рисунок 2. | Сопутствующая оценочная плата ADR1001E-EBZ обеспечивает вывод напряжения 5 В через разъем SMA, а также через разъемы типа «банан». |
Микросхема ADR1001 упакована в 20-выводной герметичный керамический носитель кристалла (leadless chip carrier, LCC). (См. Рисунок 3). Этот керамический корпус для поверхностного монтажа избавляет пользователей от необходимости пайки компонентов в отверстия, сохраняя при этом герметичность классического металлического корпуса со штыревыми выводами.
 |
|
| Рисунок 3. | Герметичный 20-выводной керамический корпус LCC. |
