ADR3412/ADR3420/ADR3425/ADR3430/ADR3433/ADR3440/ADR3450是微功耗,高精度电压基准

元器件信息   2022-11-21 10:09   175   0  

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特征

初始精度:±0.1%(最大值);最高温度系数:8ppm/℃;工作温度范围:-40°C至+125°C输出电流:+10毫安源/-3毫安汇低静态电流:100μA(最大值);低压差:2毫安时250毫伏;输出噪声(0.1 Hz至10 Hz):1.2 V时<10μV p-p(典型)6导SOT-23

应用

精密数据采集系统;工业仪表;医疗设备电池供电设备。

一般说明

ADR3412/ADR3420/ADR3425/ADR3430/ADR3433/ADR3440/ADR3450是一种低成本、低功耗、高精度的CMOS基准电压源,具有±0.1%的初始精度、较低的工作电流和较小的SOT-23封装输出噪声。为了获得高精度,在最终组装过程中,使用获得专利的DigiTrim®技术,对输出电压和温度系数进行数字微调。

器件输出电压滞后小,长期输出电压漂移小,进一步提高了系统的稳定性和可靠性。此外,器件的低工作电流(最大100μA)有助于在低功率器件中使用,其低输出噪声有助于在关键信号处理系统中保持信号完整性。

这些CMOS可在广泛的输出电压范围内使用,所有这些电压都是在工业温度范围-40°C到+125°C内指定的。

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绝对最大额定值和最小运行条件

T=25°C,除非另有说明。

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高于绝对最大额定值的应力可能会对设备造成永久性损坏。这仅是一个应力额定值;设备在本规范操作章节所述条件或以上任何其他条件下的功能操作并不意味着。长期暴露在绝对最大额定条件下可能会影响设备的可靠性。

热阻

θ是为最坏的情况而指定的,也就是说,在电路板中焊接的用于表面贴装封装的器件。

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典型性能特征

T=25°C,除非另有说明。

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术语

压降(VDO)

漏失电压,有时称为电源电压净空或电源输出电压差,定义为输入和输出之间的最小电压差,以使输出电压保持在0.1%的精度范围内。

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因为漏失电压取决于通过器件的电流,所以总是为给定的负载电流指定。在串联模式器件中,漏失电压通常与负载电流成比例增加(见图8和图14)。

温度系数(TCV OUT)

温度系数将输出电压的变化与设备环境温度的变化联系起来,通过25°C下的输出电压进行标准化。该参数用ppm/°C表示,并可通过以下方程式确定:

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式中:VOUT(T)为温度T时的输出电压。

T1=-40摄氏度。

T2=+25摄氏度。

T3=+125摄氏度。

这种三点法确保TCV准确地描绘出测量零件输出电压的三种温度之间的最大差异。

通过统计方法保证ADR3412/ADR3425/ADR3430/ADR3433/ADR3440/ADR3450的TCV。这是通过记录大量超温装置的输出电压数据,通过方程式1计算每个装置的TCV,然后将最大TCV限值定义为所有装置的平均TCV,并扩展六个标准差(6σ)。

热感应输出电压滞后(ΔVOUT_HYS)热感应输出电压滞后表示设备暴露于指定温度循环后输出电压的变化。这表示为电压变化或与标称输出的ppm差异。

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式中:VOUT(25°C)为25°C时的输出电压。

VOUT_TC是温度循环后的输出电压。

长期稳定性(ΔVOUT_LTD)

长期稳定性是指在50°C环境下运行1000小时后,输出电压在50°C时的变化。环境温度保持在50°C,以确保温度室不会在加热和冷却之间随机切换,这可能会导致1000小时测量的不稳定性。这也可以表示为电压变化或与标称输出的ppm差异。

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式中:VOUT(t0)是时间0时50°C时的VOUT。

VOUT(t1)是在50℃下运行1000小时后在50℃下的VOUT。

线路调节

线路调节是指输出电压对输入电压给定变化的响应变化,表示为每伏特百分比、每伏特ppm或每伏特μV输入电压变化。这个参数说明了自加热的影响。

负荷调节

负载调节是指输出电压随负载电流的给定变化而变化,单位为μV/mA、ppm/mA或直流输出电阻欧姆。这个参数说明了自加热的影响。

焊料耐热性(SHR)漂移

SHR漂移是指由于暴露在回流焊中而引起的输出电压的永久性变化,单位为ppm。这是由于包装材料暴露在高温下时在模具上显示的应力变化引起的。由于回流焊温度较高,这种影响在无铅焊接工艺中更为明显。

操作理论

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ADR3412/ADR3425/ADR3430/ADR3433/ADR3440/

ADR3450采用专利的电压基准结构,在CMOS工艺中实现高精度、低温度系数(TC)和低噪声。与所有的带隙基准一样,基准将两个相反TCs的电压组合起来,以产生几乎与环境温度无关的输出电压。然而,与传统的带隙电压基准不同,基准的与温度无关的电压被安排为双极晶体管在室温下的基极发射极电压V,而不是外推到0k的V(双极晶体管在0k时的V约为V,即硅的带隙电压)。然后将相应的正TC电压加到V电压中,以补偿其负TC。成为成为成为G0号成为该技术的主要优点是,可以在不相互干扰的情况下对初始精度和TC进行微调,从而提高温度。曲率校正技术进一步降低了温度变化。

然后,对带隙电压(V)进行缓冲和放大,以产生2.5 V和5.0 V的稳定输出电压。输出缓冲可产生高达10毫安的电源,并可吸收高达-3毫安的负载电流。

ADR34xx系列利用了获得专利的模拟设备DigiTrim技术实现了高初始精度和低TC,而精确的版图技术导致了很低的长期漂移和热滞后。

长期稳定

ADR34xx参考文献的关键参数之一是长期稳定性。无论输出电压如何,开发期间的内部测试显示,在50°C环境中连续无负载运行1000小时后,典型漂移约为30 ppm。

重要的是要理解,长期稳定性不是由设计保证的,设备的输出可能在任何时候超过典型的30ppm规格,特别是在运行的前200小时内。对于需要长时间高稳定输出电压的系统,设计者应考虑在使用前在设备中燃烧,以尽量减少参考随时间变化的输出漂移量。有关长期漂移的影响以及如何将其最小化的更多信息,请参见上的AN-713应用说明“长期漂移对电压参考的影响”。

功耗

ADR34xx电压基准能够在额定输入电压范围内,在室温下产生高达10毫安的负载电流。但是,当在高环境温度下使用时,应仔细监测输入电压和负载电流,以确保设备不超过其最大功耗额定值。设备的最大功耗可通过以下公式计算:

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式中:PD为器件功耗。

TJ是器件结温。

TA是环境温度。

θJA是封装(与空气连接)的热阻。

由于这种关系,在高温条件下可接受的负载电流可能小于设备的最大电流源能力。在任何情况下,部件都不应在其最大额定功率之外运行,因为这样做可能导致设备过早故障或永久损坏。

应用程序信息

基准电压连接

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图40所示的电路说明了ADR34xx参考的基本配置。旁路电容器的连接应遵循以下指南。

输入输出电容器

可将1μF至10μF电解或陶瓷电容器连接到输入端,以改善电源电压可能波动的应用中的瞬态响应。为了降低高频供电噪声,还应并联0.1μF陶瓷电容器。

必须将至少0.1μF的陶瓷电容器连接到输出端,以提高稳定性并帮助滤除高频噪声。可并联添加1μF至10μF的电解或陶瓷电容器,以提高负载电流突然变化时的瞬态性能;但是,设计者应记住,这样做会增加设备的开启时间。

低ESR(例如小于1Ω)、低电感陶瓷片式输出电容器(X5R、X7R或类似产品)可获得最佳性能和稳定性。如果在输出端使用电解电容器,则应并联0.1μF陶瓷电容器,以降低输出端的整体ESR。

4线KELVIN连接

流过PCB记录道的电流会产生一个IR电压降,并且随着记录道的延长,该电压降可能会达到几毫伏或更多,从而给基准的输出电压带来相当大的误差。在室温下,1英寸长、5毫米宽的1盎司铜线的电阻约为100兆欧;在10毫安的负载电流下,这可能会导致全毫伏的误差。在理想的电路板布局中,基准应尽可能地安装在靠近负载的位置,以最小化输出轨迹的长度,从而减小电压降带来的误差。然而,在不可能或不方便的应用中,提供力和感测连接(有时称为开尔文感测连接)作为最小化IR降和提高精度的手段。

开尔文连接通过向输出和接地节点提供一组高阻抗电压传感线路来工作。由于通过这些连接的电流非常少,因此通过它们的迹线的红外降可以忽略不计,并且可以准确地检测出输出电压和接地电压。这些电压反馈到内部放大器中,用于自动校正载流输出和接地线之间的电压降,从而在负载之间产生高精度的输出电压。为了获得最佳性能,传感连接应直接连接到负载中输出电压最精确的点。请参见图41中的示例应用程序。

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尽可能使用开尔文连接总是有利的。然而,在IR降可以忽略或不能将额外的一组记录道路由到负载的应用中,V和GND的力和传感销可以简单地连接在一起,并且该设备可以与正常的3端参考(如图40所示)以相同的方式使用。

Vin回转率注意事项

在输入电压信号缓慢上升的应用中,参考电压会出现过冲或其他出现在输出端的瞬态异常。当内部电路断电时,这些现象也会在关机期间出现。

为了避免这种情况,请确保输入电压波形具有至少0.1V/ms的上升和下降转换速率。

关闭/启用功能

当0.7 V或更低的电压输入到启用引脚时,ADR34xx参考可以切换到低功率关机模式。同样地,当使能电压为0.85×V或更高时,基准开始工作。在关机期间,电源电流降到小于5μA,在对功耗敏感的应用中非常有用。

如果使用关机功能,请确保使能引脚电压不在0.7 V和0.85×V之间,因为这会导致设备的电源电流大幅度增加,并且可能会使参考不正确启动(见图34)。但是,如果不使用关闭功能,启用管脚可以简单地绑定到V管脚,并且参考保持连续工作。在在

示例应用程序

否定参照

图42显示了如何连接ADR3450和标准CMOS运算放大器(如AD8663)以提供负参考电压。这种配置提供了两个主要优点:第一,它只需要两个设备,因此不需要过多的板空间;第二,更重要的是,它不需要任何外部电阻,这意味着该电路的性能不依赖于选择具有低温系数的昂贵部件来确保精度。

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在这种结构中,参考电压的V引脚位于虚拟接地,负参考电压和负载电流直接从运算放大器的输出端获取。注意,在负电源电压接近参考输出电压的应用中,必须使用双电源、低偏移、轨环输出放大器,以确保输出电压准确。运算放大器还必须能够为应用提供或吸收适当数量的电流。

双极输出基准

图43显示了双极参考配置。通过将ADR3450的输出连接到运算放大器的逆变端子,可以获得正参考电压和负参考电压。R1和R2必须尽可能匹配,以确保负输出和正输出之间的最小差异。如果电路用于温度波动较大的环境中,也必须使用低温系数电阻器;否则,随着环境温度的变化,两个输出之间会产生电压差。

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升压输出电流基准

图44显示了在不牺牲精度的情况下,从ADR34xx参考获得更高电流驱动能力的配置。运算放大器调节流过MOSFET的电流,直到V等于参考电压的输出电压;然后直接从V而不是参考电压本身引出电流,从而增加电流驱动能力。

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由于该电路的电流源能力仅取决于MOSFET的I额定值,因此只要选择合适的MOSFET,输出驱动能力就可以根据应用情况进行调整。在所有情况下,V感测引脚应直接连接到负载设备,以保持最大输出电压精度。

外形尺寸

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[1]指V和V之间的最小差值,使V保持0.1%的最小精度。

[2]请参阅术语部分。零件按照显示的温度顺序在整个温度循环中放置。

[3]指V和V之间的最小差值,使V保持0.1%的最小精度。

[4]请参阅术语部分。零件按照显示的温度顺序在整个温度循环中放置。

[5]指V和V之间的最小差值,使V保持0.1%的最小精度。

[6]请参阅术语部分。零件按照显示的温度顺序在整个温度循环中放置。

[7]指V和V之间的最小差值,使V保持0.1%的最小精度。

[8]请参阅术语部分。零件按照显示的温度顺序在整个温度循环中放置。

[9]指V和V之间的最小差值,使V保持0.1%的最小精度。

[10]请参阅术语部分。零件按照显示的温度顺序在整个温度循环中放置。

[11]指V和V之间的最小差值,使V保持0.1%的最小精度。

[12]请参阅术语部分。零件按照显示的温度顺序在整个温度循环中放置。

[13]有关力/感测连接的更多信息,请参见“应用程序信息”部分。

[14]=符合RoHS的零件。




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