Referencat XFET

Në mënyrë që një sinjal analog të përfaqësojë (ose të përfaqësohet) një numër dixhital, një referencë, zakonisht tension, është e nevojshme për të përkthyer shkallën. Kështu, një konvertues A/D prodhon një numër dixhital proporcional me raportin e një sinjali analog me një tension reference; dhe një konvertues D/A prodhon një dalje që është një pjesë e tensionit ose rrymës në shkallë të plotë, e krijuar nga një referencë. Nëse sinjali i referencës zhvillon një gabim prej +1%, do të shkaktojë një gabim proporcional të sistemit: dalja analoge e një DAC do të rritet me 1%, dhe prodhimi dixhital i një ADC do të ulet me 1%. Në sistemet ku kërkohen matje absolute, saktësia e sistemit varet shumë nga saktësia e referencës. Në sistemet e marrjes së të dhënave me rezolucion të lartë, veçanërisht ato që duhet të funksionojnë në një gamë të gjerë temperaturash, referencat me stabilitet të lartë janë të domosdoshme. Saktësia e çdo konvertuesi është e kufizuar nga ndjeshmëria e temperaturës dhe lëvizja afatgjatë e referencës së tensionit të tij. Nëse referenca e tensionit lejohet të kontribuojë me një gabim ekuivalent me vetëm 1/2 e një biti më pak të rëndësishëm (1 LSB = 2-n të shkallës së plotë), mund të jetë e habitshme të shihet se sa e mirë duhet të jetë referenca, edhe për ekskursione të vogla të temperaturës. Dhe kur ndryshimet e temperaturës janë të mëdha, modeli i referencës është një problem i madh. Për shembull, një konvertues i vërtetë autokalibruar 16-bit A/D ka një LSB prej 15.2 pjesë për milion (ppm) të shkallës së plotë. Që ADC të ketë një saktësi absolute prej 16 bitësh, gabimi i referencës së tensionit në të gjithë gamën e temperaturës së funksionimit duhet të jetë më i vogël ose i barabartë me 1/2 LSB, ose 7.6 ppm. Nëse zhvendosja e referencës është 1 ppm/° C, atëherë (duke neglizhuar të gjitha burimet e tjera të gabimit) lëkundja totale e temperaturës nuk duhet të kalojë 7.6 ° C për të ruajtur saktësinë e vërtetë 16-bit. Burimet e tjera të gabimit, shpesh të anashkaluara, është zhurma referuese; mbajtja e tij e ulët (zakonisht më pak se 1/4 LSB) është kritike për saktësi të lartë. Jo lineariteti i koeficientit të temperaturës së referencës dhe histereza e madhe termike janë burime të tjera të gabimit që mund të ndikojnë ndjeshëm në saktësinë e përgjithshme të sistemit. Llojet e Referencave Diodat Zener*: Përdoret gjerësisht për shumë vite është dioda Zener e kompensuar nga temperatura, e prodhuar nga prishja e kundërt e kryqëzimit bazë-emetues në sipërfaqen e pajisjes. Zenerët kanë rënie të vazhdueshme të tensionit, veçanërisht kur përdoren në një qark që mund të sigurojë një rrymë konstante që rrjedh nga një tension më i lartë i furnizimit. Zenerët janë të disponueshëm në një gamë të gjerë të opsioneve të tensionit: nga rreth 6 V në 200 V, toleranca prej 1.0% në 20% dhe shpërndarje të energjisë nga një pjesë e një vat në 40 ose 50 W. Sidoqoftë, ato kanë shumë mangësi. Ata shpesh kërkojnë qark shtesë për të marrë rezistencë të ulët dalëse, toleranca e tensionit të pajisjeve me kosto të ulët është përgjithësisht e dobët; ata janë të zhurmshëm dhe shumë të ndjeshëm ndaj ndryshimeve në rrymë dhe temperaturë, dhe janë të ndjeshëm ndaj ndryshimeve me kalimin e kohës. Zeneri i varrosur ose nën sipërfaqësor është burimi i preferuar i referencës për pajisjet e sakta IC. Në një referencë nëntokësore Zener, zona e prishjes së kundërt është e mbuluar nga një difuzion mbrojtës për ta mbajtur atë nën papastërtitë, streset mekanike dhe papërsosmëritë kristale të gjetura në sipërfaqe. Meqenëse këto efekte kontribuojnë në zhurmën dhe paqëndrueshmërinë afatgjatë, dioda e prishur e varrosur është më pak e zhurmshme dhe më e qëndrueshme sesa Zeners sipërfaqësore. Sidoqoftë, kërkon një furnizim me energji elektrike të paktën 6 V dhe duhet të tërheqë disa qindra mikroampera për të mbajtur zhurmën në një nivel praktik. *Shënim: Diodat e referencës mund të përdorin dy lloje të fenomeneve të prishjes, Zener dhe ortek. Shumica e diodave të referencës përdorin mënyrën e ortekut të tensionit më të lartë, por të gjitha kanë filluar të quhen dioda "Zener". Bandgaps: Një tjetër teknikë e popullarizuar e projektimit për referencat e tensionit përdor parimin bandgap: Vbe e çdo tranzistori silikoni ka një tempco negative prej rreth 2 mV/° C, e cila mund të ekstrapolohet në afërsisht 1.2V në zero absolute (tensioni i brezit të silikonit) Me Dallimi në tensionin emetues bazë midis transistorëve të përshtatur që veprojnë në dendësi të ndryshme të rrymës do të jetë proporcional me temperaturën absolute (PTAT). Ky tension, i shtuar një Vbe me koeficientin e tij negativ të temperaturës, do të arrijë tensionin konstant të brezit. Ky tension i pandryshueshëm i temperaturës mund të përdoret si një "diodë Zener me tension të ulët" në një lidhje shunt (AD1580). Më shpesh, amplifikohet dhe ruhet për të prodhuar një vlerë standarde të tensionit, të tilla si 2.5 ose 5 V. Referenca e tensionit të brezit ka arritur një shkallë të lartë të përsosjes që nga prezantimi i tij dhe është përdorur gjerësisht; megjithatë i mungon saktësia e kërkuar nga shumë prej sistemeve elektronike të sotme. Referencat praktike të brezit nuk vërehen për performancë të mirë të zhurmës, shfaqin histerezë të konsiderueshme të temperaturës dhe kanë qëndrueshmëri afatgjatë të varur nga vlera absolute e të paktën një rezistence në çip. Një parim i ri-XFET: Me përhapjen e sistemeve që përdorin furnizime 5-V dhe nevojën në rritje për operim në dhe nën 3 volt, projektuesit e IC-ve dhe sistemeve kanë nevojë për referenca të tensionit me performancë të lartë që mund të funksionojnë nga binarët e furnizimit shumë më poshtë > 6 V të nevojshme për diodat e varrosura-Zener. Një pajisje e tillë duhet të kombinojë funksionimin me fuqi të ulët me zhurmë të ulët dhe lëvizje të ulët. Gjithashtu të dëshirueshme janë koeficienti linear i temperaturës, stabiliteti i mirë afatgjatë dhe histereza e ulët termike. Për të përmbushur këto nevoja, është krijuar një arkitekturë e re referimi për të siguruar këtë referencë të tensionit shumë të dëshiruar. Teknika, e quajtur XFET ™ (eXtra e implantuar FET), jep një referencë me zhurmë të ulët që kërkon rrymë të ulët të furnizimit dhe siguron linearitet të përmirësuar të koeficientit të temperaturës me histerezë të ulët termike. Thelbi i referencës XFET përbëhet nga dy transistorë me efekt të fushës së kryqëzimit, njëri prej të cilëve ka një implant kanali shtesë për të rritur tensionin e tij të fiksimit. Me të dy JFET që funksionojnë në të njëjtën rrymë kullimi, ndryshimi në tensionin e fiksimit përforcohet dhe përdoret për të formuar një referencë të tensionit shumë të qëndrueshëm. Tensioni i brendshëm i referencës është rreth 500 mV, me një koeficient negativ të temperaturës prej rreth 120 ppm/K. Kjo pjerrësi në thelb është e kyçur në konstantën dielektrike të silikonit dhe kompensohet ngushtë duke shtuar një term korrigjues të gjeneruar në të njëjtën mënyrë si termi proporcional me temperaturën absolute (PTAT) i përdorur për të kompensuar referencat e brezit. Sidoqoftë, koeficienti i brendshëm i temperaturës së XFET është rreth tridhjetë herë më i ulët se ai i një brezi. Si rezultat, nevojitet shumë më pak korrigjim. Kjo tenton të rezultojë në shumë më pak zhurmë, pasi shumica e zhurmës së një reference të brezit vjen nga qarku i kompensimit të temperaturës. Termi i korrigjimit të temperaturës sigurohet nga një rrymë, IPTAT, e cila është pozitive dhe proporcionale me temperaturën absolute (Figura 1). Figura 1. Diagrami skematik i thjeshtuar i referencës ADR29x. Seritë ADR29x janë të parat e një familjeje në rritje të referencave të bazuara në arkitekturën XFET. Ato veprojnë nga shinat e furnizimit nga 2.7 në 15 V dhe tërheqin vetëm 12 µA. Opsionet e tensionit të daljes përfshijnë 2.048 V (ADR290), 2.5 V (ADR291), 4.096 V (ADR292) dhe 5 V (ADR293). Frytet e teknologjisë së re: Topologjia e qarkut XFET ka përparësi të konsiderueshme ndaj shumicës së referencave të bandgap dhe Zener. Kur punoni në të njëjtën rrymë, tensioni i zhurmës pik-në-pik nga një referencë XFET në frekuenca midis 0.1 dhe 10 Hz është zakonisht 3 herë më pak se ai për një brez brezi (shikoni krahasimin midis REF192 dhe ADR291). Përndryshe, një referencë e brezit të bandës duhet të funksionojë në mënyrë tipike 20 herë më të lartë se rryma e furnizimit të një reference XFET në mënyrë që të sigurojë performancë ekuivalente të zhurmës nga kulmi në kulm (ADR291 vs. AD680). Referenca XFET ka një koeficient të temperaturës shumë të sheshtë ose lineare mbi gamën e zgjeruar të temperaturës së funksionimit industrial. Referencat më të mira të brezit dhe tensionit Zener zakonisht kanë koeficientë të temperaturës jo-lineare në ekstremet e temperaturës. Këto jolinearitete nuk janë të qëndrueshme nga një pjesë në tjetrën, kështu që një tabelë e thjeshtë kërkimi ROM/softuer nuk mund të përdoret për korrigjimin e koeficientit të temperaturës. Lineariteti i koeficientit të temperaturës është një specifikim shumë i rëndësishëm për aplikimet DVM. Një avantazh tjetër i madh i XFET është qëndrueshmëria e tij e shkëlqyer afatgjatë. Lëvizja e tij është më pak se një e pesta e asaj të referencës së brezit dhe e krahasueshme me atë të referencave Zener (shih Tabelën). Tabela 1. Krahasimi i Parametrit të Referencave të Zener, Bandgap dhe XFET ADR291 AD586 AD680 REF192 Rendit Topologjia XFET Buried Zener Bandgap Bandgap Tensioni i Furnizimit (V) +3.0 +15.0 +5.0 +3.3 Dalja e Tensionit (V) 2.5 5 2.5 2.5 Saktësia fillestare (mV)* ± 2 ± 2 ± 5 ± 2 Koeficienti i temperaturës (ppm/° C)* max 8 (-25 në +85) 2 (0 në +70) 20 (-40 në +85) 5 (-40 në +85) Zhurmë Tensioni 0.1 deri në 10 Hz (µV pp) 8 4 10 25 Rryma qetësuese (µA) max, 25 ° C 12 3000 250 45 Rregullimi i linjës (ppm/V)*, max 100 100 40 4 Rregullimi i ngarkesës (ppm/mA)* max 100 100 100 10 Gama e temperaturës së funksionimit (° C) -40 në +125 -40 në +85 -40 në +85 -40 në +85 *Klasa kryesore Pavarësisht rrymës së ulët qetësuese, familja ADR29x janë të afta të japin 5 mA në ngarkesa nga një fazë dalëse PNP me braktisje të ulët; dhe nuk ka kërkesë për një kondensator shkëputës të daljes. Hysteresis termike me modelin XFET është shumë më mirë sesa me bandat. Pajisjet e prodhimit shfaqin afërsisht 200 µV zhvendosje të rikuperueshme dhe jo kumulative kur i nënshtrohen një goditjeje termike 100-kelvin vs. një zhvendosje prej 500 deri në 1000 µV në bandat e krahasueshme. Përparësia e përgjithshme e performancës e ofruar nga arkitektura e pronarit XFET e ADI në sistemet portative që kërkojnë saktësi, stabilitet dhe fuqi të ulët është e pakrahasueshme me referencat ekzistuese të brezit ose Zener. Aplikimi-burimi aktual: Seritë ADR29x janë të dobishme për shumë aplikacione referencë precize me fuqi të ulët dhe të tensionit të ulët, duke përfshirë referenca negative dhe rregullatorë të saktësisë "të përforcuar" duke përdorur përforcues të jashtëm të ulët-qetësues hekurudhor-hekurudhor me lidhje reagimi Kelvin. Rryma e ulët dhe e pandjeshme e qetësisë (rreth 12 ± 2 µA mbi temperaturën) lejon anëtarët e familjes ADR29x të shërbejnë si burime aktuale precize, që veprojnë nga tensioni i ulët i furnizimit. Figura 2 tregon një lidhje bazë për një burim të rrymës lundruese me një ngarkesë të bazuar. Tensioni i daljes i rregulluar me saktësi shkakton që një rrymë prej (VOUT/RSET), të rrjedhë përmes RSET, e cila është shuma e një rezistence të jashtme fikse dhe të rregullueshme. Kjo rrymë, <5 mA, i shton rrymës qetësuese për të formuar rrymën e ngarkesës përmes RL. Kështu, rrymat e parashikueshme nga 12 µA në 5 mA mund të programohen që të rrjedhin përmes ngarkesës. Figura 2.

Lini një mesazh 

Lista mesazh