Referensspänningskälla

En källa , eller generator , av en referensspänning (ION) är en grundläggande elektronisk enhet som upprätthåller en mycket stabil likspänning vid sin utgång . IONer används för att ställa in utspänningen för stabiliserade strömförsörjningar , skalor för digital-till-analog och analog-till-digital- omvandlare, driftlägen för analoga och digitala integrerade kretsar och system, och som spänningsstandarder i mätinstrument. Noggrannheten för mätning, omvandling och stabilitet för dessa enheter bestäms av noggrannhetsparametrarna för den ION som används i dem.

De mest exakta spänningskällorna är kryogena laboratoriestandarder baserade på Josephson-effekten . Från 1976 till slutet av 1990-talet dominerades marknaden för seriella precisions-IONer av enheter baserade på zenerdioder med en dold struktur , vars bästa prover närmade sig det normala Weston-elementet när det gäller noggrannhetsparametrar . På 2000-talet nådde superbandgap ION:er baserade på bipolära transistorer, XFET-typ IONer baserade på differentiella par av fälteffekttransistorer och FGA-typ ION:er baserade på transistorer med flytande grind en jämförbar nivå i noggrannhet och stabilitet . I apparater med relativt låga krav på referensspänningens noggrannhet och stabilitet används billiga integrerade IONer av bandgap-typ och konventionella zenerdioder i en diskret eller integrerad design.

Historisk översikt

Före uppfinningen av integrerade kretsar

Under vakuumrörens era fanns två typer av referensspänningskällor tillgängliga för designers av radioutrustning: gasurladdningszenerdioder och kemiska spänningskällor (batterier och engångsgalvaniska celler) [1] . Kvicksilver - zink Clark-celler vid 1,434 V och kvicksilver- kadmium normala Weston-celler vid 1,019 V hade den bästa initiala spänningsnoggrannheten [2] . Massiva och samtidigt ömtåliga, som inte tillät stötar och vibrationer, Weston-celler fyllda med giftiga ämnen användes uteslutande i laboratorieförhållanden, och mindre exakta, men billiga och relativt säkra förseglade galvaniska celler och batterier användes i seriell radioutrustning [ 3] . Kvicksilver-zinkceller med en spänning på 1,35 V, som användes under andra världskriget , var kapabla att leverera en ström på flera mA i mer än tusen timmar, men var sämre i noggrannhet och stabilitet jämfört med laboratoriespänningsstandarder [4] . För att ställa in spänningar från 80 V till 1 kV användes glödurladdningszenerdioder fyllda med inerta gaser , för spänningar från 400 V till 30 kV användes koronaurladdningszenerdioder fyllda med väte . Enheter på gaszenerdioder krävde inte regelbundet underhåll, men deras avvikelse från märkspänningen nådde ± 5 % [5] .

År 1953 uppfann Clarence Zener en halvledarzenerdiod , eller " zenerdiod " - en halvledardiod som fungerar i det reversibelt omvända nedbrytningsläget och upprätthåller en konstant spänning vid dess terminaler över ett brett spektrum av strömmar och temperaturer [6] . Noggrannhets- och brusindikatorer för "vanliga" zenerdioder, utan design och tekniska förbättringar, var och förblir mediokra [7] . Studier på 1960-talet visade att den bästa prestandan är karakteristisk för zenerdioder, vars omvända genomslagsspänning är ungefär lika med 6 V [7] . Ännu mer exakt var ett par av en 5,6 V zenerdiod och en kiseldiod [7] eller flera dioder [8] kopplade i serie med den i framåtriktningen . Temperaturkoefficienten för spänning (TKV) för sådana enheter nådde under nivån 10 ppm / ° C, vilket helt tillfredsställde designers av dessa år [7] . Emellertid kan stabiliseringsspänningen för termiskt kompenserade zenerdioder inte sänkas under ~7 V, och strömmen kan inte sänkas under några mA, vilket gjorde det svårt att använda dem i lågspännings- och mikrokraftapparater, och det höga priset p.g.a. långvarig fabriks elektrisk termisk utbildning förhindrade deras användning i massutrustning [7] .

År 1962 förutspådde den tjugotvåårige Cambridgestudenten Brian Josephson möjligheten att skapa en precisionsspänningsstandard på supraledande kontakter [9] . 1968 påbörjades praktiska studier av Josephson-korsningar , 1971-1972 genomförde de nationella metrologiska tjänsterna i Australien , Storbritannien , Kanada , USA och Tyskland motverifieringar av dessa enheter, i juli 1972 gjorde US Metrological Service standarden på Josephson knyter samman en nationell standard, och i januari 1990 blev den världsstandard [9] . Josephson-standarden med ett reducerat relativfel på 5·10 −9  är den mest stabila och exakta spänningskällan, men den kräver kylning med flytande helium och är därför tillämplig endast i laboratorieförhållanden [8] [2] .

Klassiska integrerade IONer

1966 lanserade National Semiconductor LM100, designad av Bob Widlar , den första integrerade spänningsregulatorn. Referensspänningen LM100 ställdes in av en plan zenerdiod formad direkt i chipchippet. I början av 1970 lanserade Widlar den första integrerade regulatorn med tre terminaler, LM109. I denna mikrokrets användes först det tretransistorbandgap som Widlar uppfann  - en spänningskälla som är ungefär lika med bandgapets bredd [10] . Ett år senare släppte National Semiconductor LM113, utvecklad av Widlar och Bob Dobkin , en tvåstifts 1.220 V bandgap IC med en TCH som inte överstiger 100 ppm/°C [10] . 1974 uppfann Paul Brokaw en annan bandgapstopologi med två transistorer, som gav betydligt bättre referensnoggrannhet och därför erövrade marknaden. Widlar fortsatte utvecklingen och föreslog 1976-1977 en familj av nya topologier, på grundval av vilka det första subbandgapet byggdes - en precision ION för en spänning som är betydligt mindre än bandgapet (200 mV - LM10, 1977).

I början av 1970-talet behövde branschen ännu inte mycket stabila, precisionsreferenser. Efterfrågan på dem uppstod i mitten av decenniet, när produktionen av de första integrerade digital-till-analoga och analog-till-digital- omvandlarna började [11] . Varken zenerdioderna eller första generationens bandgap uppfyllde kraven från designers av DAC och ADC för temperaturdrift. En betydligt mer exakt enhet, en hidden structure zener diode (SSS), släpptes först i en diskret version 1974, och 1976 släppte National Semiconductor LM199 utvecklad av Dobkin - den första integrerade SSS på 6,95 V [12] (sovjeten ) analog är 2S483 [13] ). Tack vare den inbyggda termostaten och strömförstärkaren hade den nya mikrokretsen en garanterad maximal TCH på 1 ppm/°C och en typisk TCH på 0,3 ppm/°C vid en brusnivå i ljudfrekvensområdet på högst 7 μV rms [14] . Med lanseringen av LM199 delades ION-kretsarna upp i två grenar: dyra integrerade ION:er på CCC:n för de mest kritiska uppgifterna (mätning av ADC:er, spänningsstandarder) och billiga, men mindre exakta bandgap för alla andra (spänningsstabilisatorer, effekt). leveransövervakare). LTZ1000 utvecklad av Dobkin, som kom in på marknaden 1987, är än i dag den mest exakta seriella integrerade referensreferensen och används i de mest exakta laboratoriestandarderna för solid-state. Deras tillverkare, Fluke , hävdar en tidsmässig instabilitet på 1 ppm/år och en SV på 0,1 ppm/°C [15] [8] [16] . Här är det nödvändigt att ta hänsyn till att det absoluta värdet av utspänningen från LTZ1000 endast bestäms ungefär, och endast mätningen på mer exakt (primär) utrustning och indikeringen av mätvärdet i passet för en specifik produkt gör det är ett referensverktyg med de nödvändiga metrologiska egenskaperna. Se till exempel Tabell. 8 i artikel [17] . På så sätt skiljer sig denna ION från de mindre exakta, men ändå primära när det gäller deras användning, ION i LTC6655-serien etc., där den resulterande spänningen och dess osäkerhet anges i den tekniska dokumentationen.

Senaste utvecklingen

Under 1980- och 1990-talen gjorde förbättringen av kretsar, teknik och införandet av laseravstämning det möjligt att minska det kvalitativa gapet mellan de två typerna av enheter [18] . I början av 2000-talet kom "superbandgaps" in på marknaden, en ny generation bandgaps med utmärkt initial noggrannhet och låg brusnivå [19] . År 2005 var "superbandsgap" lika i termer av individuella indikatorer för noggrannhet med CCC, men kunde inte överträffa dem i termer av totala indikatorer [19] .

1997 lanserade Analog Devices en fundamentalt ny typ av ION under varumärket XFET [20] . Kretsarna för sådana enheter påminner om Brokaw-bandgapet, där bipolära transistorer ersätts av fälteffekttransistorer . Men med en liknande topologi använder XFET en helt annan funktionsprincip - indirekt mätning av den dielektriska konstanten för kisel i fälteffekttransistorns kanal . Denna indikator, liksom spänningen vid pn-övergången, minskar med ökande temperatur, men den är mer förutsägbar, och dess TKV är mer stabil än TKV för pn-övergången i en riktig krets. Analog Devices började utveckla nya enheter för att övervinna de fundamentala begränsningarna hos både bandgap och nedgrävda zenerdioder, och projektet blev totalt sett en framgång. 2:a och 3:e generationens XFET TCR (3 ppm/°C) är fortfarande betydligt sämre än den bästa Zener RC TCR, men den har en bättre, nästan linjär form av spänning mot temperatur, med mindre brus, mindre tidsdrift och fortfarande en XFET mycket billigare [21] [8] .

2003 släppte Xicor (sedan 2004 en division av Intersil ) en annan fundamentalt ny typ av ION, kallad FGA [22] . Funktionsprincipen för dessa enheter, såväl som principen för drift av icke-flyktiga minnesmikrokretsar , är baserad på långtidslagring av laddning på en isolerad grind av en fälteffekttransistor . FGA "minns" bokstavligen den analoga spänningen, "inspelad" i djupet av CMOS- strukturen [22] . Den garanterade "minnes"-livslängden för den första generationens FGA var tio år, och noggrannhetsparametrarna var jämförbara med de bästa bandgapen, med en lägre matningsström (mindre än 0,8 μA per minnescell med en buffertförstärkare) [22] .

I början av 2000-talet konkurrerade alltså fyra olika typer av precisionsintegrerade referensreferenser på marknaden: dold struktur zenerdiod, superbandgap, XFET, FGA. År 2005 överträffades den psykologiskt viktiga milstolpen - TKN på 1 ppm/°C - av flera CCC-baserade IC:er, flera superbandgap och en femvoltsversion av den första generationens FGA [22] (släpptes inte 2012 [23] ) . Endast i USA massproduceras precisions-IONer av egen design av Advanced Linear Devices , Analog Devices , Fairchild Semiconductor , Intersil , Linear Technology , Maxim Integrated Products , Microchip Technology , Microsemi , National Semiconductor , ON Semiconductor , Philips , Semtech , Texas Instruments (som absorberade Burr-Brown ) och Apex Microtechnology (tillverkare av chips utvecklade av det nedlagda Thaler Corporation ) [24] .

Applikationer

Nyckeltal

Huvudfunktionen för ION - generering av en känd spänning - bestämmer dess huvudsakliga egenskaper: " noggrannhet " och " stabilitet " [25] . Dessa begrepp, liksom begreppen " fel ", " drift " och " brus ", definieras olika i olika branscher: metrologer , designers av mätinstrument och designers av konventionella, icke-precision, elektroniska apparater som presenterar liknande, men inte sammanfallande krav för ION [ 26] . Det finns inga statliga standarder som bestämmer indikatorerna för referensspänningskällor i Ryska federationen. För integral ION med två utgångar (analoger av zenerdioder) kan de standarder som utvecklats för diskreta zenerdioder tillämpas, för ION med tre utgångar - standarderna för linjära spänningsstabilisatorer. Uppsättningar av indikatorer för spänningsstabilisatorer i GOST 19480-89 "Integrerade mikrokretsar. Termer, definitioner och bokstavsbeteckningar för elektriska parametrar" och i GOST R 52907-2008 "Strömförsörjning. Termer och definitioner skiljer sig särskilt åt i definitionerna av skärande, men inte identiska, utspänningsdrift [27] (GOST 19480-89) och långtidsinstabilitet (GOST R 52907-2008) [28] .

Den tekniska dokumentationen för integrerade RP, varav de flesta är utvecklade av amerikanska företag, är sammanställd enligt de standarder som har utvecklats just i den amerikanska industrin. Den mest kompletta uppsättningen av ION-egenskaper återspeglar behoven hos designers av precisions-ADC, och de viktigaste indikatorerna för dem är, i fallande betydelseordning: referensspänningens initiala spridning (initial avvikelse av referensspänningen från det nominella värdet) , temperaturkoefficienten för referensspänningen och dess långsiktiga drift ("instabilitet vid långtidsinkludering "i termer av GOST R 52907-2008 [28] ) [29] . Ju mindre stränga krav som ställs på IONs noggrannhet, desto snävare är uppsättningen av normaliserade indikatorer. För billiga spänningsstabilisatorer kan den enda noggrannhetsindikatorn normaliseras - den initiala spridningen [30] eller det tillåtna området för utgångsspänningsändringar (övre och nedre gränser). Det är det sista alternativet (intervallet av värden) som tas som grund av kompilatorerna av GOST 19480-89 [31] .

Inledande spridning

Den initiala spridningen av utspänningen definieras som den maximala avvikelsen av DC-spänningen vid ION-utgången från den nominella spänningen när IC:n slås på första gången. Den initiala spridningen mäts vanligtvis vid normal temperatur (+25°C) och tillverkarens nominella inspänning och utström. För zenerdioder kan den initiala spridningen nå 5 % av det nominella värdet, för integraljoner varierar den från ±1 % (sämsta noggrannhet) till ±0,01 % eller ±100 ppm [30] . Initial spridning, om inte annat anges i dokumentationen, inkluderar inte den tillåtna spänningsoffset som uppstår när chipet löds fast på kortet .

Spänningstemperaturkoefficient

TKN i snäv mening är en differentialindikator som är lika med förhållandet mellan den relativa förändringen i utspänningen och den lilla förändringen i omgivningens temperatur som orsakade den, allt annat lika [30] . I dokumentationen för integrerade IONer definieras denna parameter vanligtvis annorlunda, med "rektangelmetoden": TKN är lika med förhållandet mellan skillnaden mellan den maximala och lägsta utspänningen som garanteras av tillverkaren för alla driftstemperaturer vid märkingångsspänning och utström, till bredden av driftstemperaturområdet: [32]

[32]

Den integrerade indikatorn som bestäms på detta sätt är endast lämplig för att uppskatta den begränsande spänningsförskjutningen vid kanterna av driftstemperaturer, och det rekommenderas inte att använda den vid lägre temperaturintervall [33] . Faktum är att ett beroende nära linjärt endast är karakteristiskt för precisionsenheter av XFET- och FGA-typerna, såväl som enkla bandgap som avviker avsevärt från den beräknade "justeringen" och som inte har genomgått finjustering. Med rätt "inriktning" eller med dess individuella justering, kännetecknas enkla bandgaps och zenerdiod IONs av en parabolisk karaktäristik, bandgaps och zenerdiod IONs med icke-linjäritetskorrigeringskretsar har en S-formad (parabel med en skuren puckel) [33 ] . Den differentiella TKN för en sådan krökt karaktäristik kan skilja sig avsevärt från den integrerade indikatorn [33] .

TKN för billiga kommersiella integrerade joner av alla typer är begränsad till 10 ppm/°C [34] . Att minska TCH för bandgap och zenerdiodjoner till en nivå på mindre än 5 ppm/°C kräver en betydande kostnadsökning för tekniken, och den praktiska gränsen för den garanterade TCH för serieprodukter är 1 ppm/°C [34 ] . Mindre värden på TKN är endast möjliga i separata serier av superprecision-joner på zenerdioder med dolt lager (Thaler VRE3050J - 0,6 ppm/°C i intervallet -40 ... +85 °C [35] ) .

En ytterligare minskning av TCH är möjlig endast genom termisk stabilisering av ION, vilket minskar intervallet för kristalltemperaturförändringar till några få grader eller bråkdelar av en grad. Den första integrerade IONen med en inbyggd spiralformad kristallvärmare och temperaturregulator, LM199, nådde redan 1976 nivån på TKH på 1 ppm/°C vid ett typiskt värde på 0,3 ppm/°C [14] . Tillverkad sedan 1987, LTZ1000 seriella zenerdioden med dolda lager med inbyggd värmare har en maximal garanterad TKN på 0,05 ppm/°C [36] . I LM199 är kristalltemperaturen stabiliserad vid +86 °C [37] , men enligt Fluke är sådana höga temperaturer inte optimala: sänkning av driftstemperaturen till +50 °C minskar den långsiktiga driften av zenerdioden med hälften. Fluke hävdar att dess LTZ1000-baserade labbstandarder garanteras vara mindre än 1 ppm per år [16] .

Förutom den inneboende instabiliteten hos ION, bidrar parasitiska termoelement , bildade av anslutningen av olika metaller i de elektriska ledningarna till ION-enheten och ledningsledarna, också till referensspänningsfelet . Med en temperaturskillnad mellan olika terminaler läggs parasittemperaturernas EMF till den inneboende spänningen för ION eller subtraheras från den. Så på platser där mikrokretsledningar är lödda till ett tryckt kretskort kan termoelement bildas, vilket introducerar ett ytterligare fel, vars värde beror på temperaturskillnaden mellan lödningarna. Instabiliteten som genereras av dessa okompenserade termoelement är mest signifikant för IONer i metallhöljen med lömska ledningar. Det anges vanligtvis inte i passspecifikationerna för TKN ION [38] .

.

Drift och brus

Ryska GOST:er fastställer inte en exakt gräns mellan drift ("det största värdet av spänningsförändring vid utgången av en integrerad krets under ett givet tidsintervall i frånvaro av andra destabiliserande faktorer"' [27] ) och brus ("spänning vid utgång från en integrerad krets i ett givet frekvensband vid en inspänning lika med noll” [39] ) av integralen ION. I IC-dokumentationen dras gränsen mellan drift och brus vid en frekvens på 0,1 Hz [40] .

Lång drift

Under långtidsdrift av ION observeras två olika typer av drift: korttidsdrift - slumpmässiga avvikelser av utspänningen med ett frekvensspektrum under 0,1 Hz, och långtidsdrift, vanligtvis i form av en systematisk ökning resp. minskning av referensspänningen med tidsintervall på hundratals och tusentals timmar [41] . Den relativa hastigheten för långtidsdrift, definierad i GOST R 52907-2008 som "partiell instabilitet under långvarig drift" [28]  är den tredje viktigaste komponenten i ION-instabiliteten [41] .

Med tiden minskar den långa drifthastigheten och utspänningen stabiliseras. Tillverkare anger vanligtvis den maximala mängden drift som tillåts under de första 1000 timmarna av drift, uttryckt i ppm per tusen timmar (ppm/1000h, ppm/kHr). De lägsta drifthastigheterna, från 5 till 10 ppm per 1000 timmar, är karakteristiska för RC på zenerdioder med dold struktur och RC på transistorer med flytande grind. Avdriftens hastighet och riktning efter denna period är vanligtvis inte standardiserad. Dokumentationen av Linear Technology deklarerar att drifthastigheten minskar exponentiellt, medan driftvärdet för de andra tusen timmarna är ungefär tre gånger mindre än för de första tusen, och så vidare [42] . Intersil-dokumentationen normaliserar det absoluta värdet av driften för hela mikrokretsens livslängd, och driften för de första tusen timmarna ges som referens [43] .

Avdriftsmätning är en icke-trivial uppgift som kräver särskilt stabila mätinstrument och långvarig temperaturkontroll av mätstativet. Bob Pease påminde om att under det första året av LM199, "...använde vi en superb [på den tiden] sexsiffrig DMM ... och det visade sig att alla chips vi testade drev i synk. Kontroll-IONer av andra typer [galvaniska celler, bandgap, zenerdioder] drev också synkront [med LM199-prover]. ION inuti DMM var boven." [44]

Det finns ingen konsensus om huruvida drift kan stabiliseras genom accelererad elektrisk termisk träning . Linden Harrison påpekar att erfarna designers tränar chips vid 125°C under en vecka innan de löder till kortet, i förväntningen att " glödgning " lindrar mekaniska påfrestningar som ackumuleras i chipet [41] . Bob Pease rekommenderade "inkörning och termisk cykling" för att inte bara nå en driftplatå, utan också för att avvisa instabila prover [45] . Linjärteknikingenjör John Wright hävdar att Arrhenius-ekvationen inte gäller för chipträning, och att accelererad "driftstabilisering" är omöjlig. Enligt Wright är träning bara meningsfullt på nivån av det färdiga PCB :et [46] .

Brus

Bruset från precisions-IONer normaliseras vanligtvis i två frekvensområden: 0,1-10 Hz och 10-1000 Hz [40] . Brusfiltrering med aktiva eller passiva RC-filter är endast tillämplig i det övre området. Vid frekvenser under 10 Hz ökar de beräknade kapacitanserna för filterkondensatorerna , och med dem de förväntade läckströmmarna genom dessa kondensatorer, så mycket att "bidraget" av läckströmmar till ION:ens instabilitet överstiger eventuella fördelar med filtrering.

Brusspänningen anges vanligtvis som topp-till-topp topp-till-topp brusspänning [40] . RMS-brusspänningen är cirka 6 gånger lägre än detta värde:

[40]

Brusspänningssvängningen för "superprecision" ION:er, mätt i 0,1–10 Hz-bandet, sträcker sig från 1,5 till 5 μV [47] (för referens, samma indikator för en integrerad linjär stabilisator är vanligtvis 0,01 % av utspänningen , eller 500 µV till 5V utspänning [48] ). I högkvalitativa mätande ADC:er bör topp-till-topp brusområdet inte överstiga 10 % av det minst signifikanta siffervärdet [49] [50] , därför en lågbrusreferens för spänning 5 med en brusnivå på 1,5 μV (0,3 ppm peak-peak, t.ex. LTC6655 [42] ) uppfyller kraven för högst 18-bitars omvandlare [51] .

Termisk hysteres

Kiselkristall, kristallhållare, mikrokretspaket och kretskortsmaterial har olika värmeutvidgningskoefficienter . Ojämn expansion under uppvärmning genererar mekaniska spänningar i kristallen , som kvarstår även efter kylning till normal temperatur [46] [33] . Som ett resultat uppstår termisk hysteres : ION-spänningen i slutet av värme- och kylcykeln sammanfaller inte med spänningen i början av cykeln [52] .

Ransonering av detta fenomen är en relativt ny praxis [52] . I mikrokretsdokumentation definieras termisk hysteres som  den maximala förväntade skillnaden mellan utspänningarna i början och slutet av den termiska testcykeln. Typiska värden är runt ±25 ppm, eller ±0,0025 % av utspänningen [52] . Initiala och slutliga spänningar mäts alltid vid normal temperatur (+25 °C), och varaktigheten och temperaturintervallet för testcykeln kan variera avsevärt. I sällsynta fall normaliserar tillverkare hysteresen för cykler med olika intensitet (LT1461 för cykler på 0...70 °C, -40...85 °C och -40...125 °C) och publicerar histogram över dess distribution i amplitud och tecken [46] [53] .

Speciella fall av termisk hysteres observeras när en kristall är monterad på en kristallhållare och när en mikrokrets löds fast på ett tryckt kretskort. Mikrokretsar i metallförpackningar med flexibla ledningar påverkas lite av dessa fenomen, och i mikrokretsar med stela ledningar kan referensspänningsförskjutningen under paketering nå 0,5 % [54] . Spänningsförskjutning under lödning är vanligtvis inte standardiserad: hysteresen mäts på mikrokretsar installerade i monteringspanelerna på testbänken. Dokumentationen för analoga enheter anger att den specificerade initiala spänningsspridningen inte inkluderar lodförskjutning [55] . Linjärteknologidokumentationen tillhandahåller histogram över fördelningen av denna skiftning i amplitud (LT1461 - spridning från -300 till +100 ppm, i genomsnitt -110 ppm) och uppskattar hastigheten för dess "krympning" under normal drift [53] .

Jämförelsetabell

Huvudindikatorerna normaliserade för moderna precisions-IONer, deras typiska värden för olika topologier och egenskaperna hos utvalda representanter för varje topologi ges i den jämförande tabellen [56] . För att både de absoluta och relativa indikatorerna för olika mikrokretsar skulle vara jämförbara valdes endast mikrokretsar för en utspänning på +5 V. Alla listade enheter på zenerdioder och bipolära transistorer skiljer sig i stora (enheter av mA) förbrukade strömmar . En minskning av strömmen är möjlig, men den åtföljs oundvikligen av en ökning av brus. Kombinationen av små (tiotals µA) strömmar och låga (upp till 10 µV) brusnivåer är endast möjlig i IONer baserade på flytande grindtransistorer , men även inom denna topologi finns det ett omvänt beroende av brusnivån på strömmen. Som standard kan alla precisionsparametrar ha både negativa och positiva värden, ±-tecknet utelämnas i den tekniska dokumentationen.

Index Måttenhet
_		 Grundläggande topologier för precisionsintegrerade referenser
På zenerdioder med dold struktur Superbandgaps På differentialpar PT (XFET) FET flytande gate (FGA)
Typiska
värden [a 1]		 Thaler
VRE3050 [a 2]		 Typiska
värden [a 1]		 Linjär
LTC6655 [a 3]		 Typiska
värden [a 1]		 Analoga enheter
ADR425B [a 4]		 Typiska
värden [a 1]		 Intersil
ISL21009 [a 5]
Initial spridning % 0,02 % 0,01 % 0,04 % 0,025 % 0,04 % 0,04 % 0,01 % 0,01 %
Temperaturkoefficient
utan temperaturkontroll av kristallen
 ppm/°C <2 0,6 max.
0,3 typ.		 <3 2 max.
1 typ.		 <3 3 max.
1 typ.		 3 3
Temperaturkarakteristisk form S-formad nära linjär
lång drift ppm/1000h tjugo 6 40 60 40 femtio tio cirka 10 [a 6]
Termisk hysteres ppm/cykel - 1 [a 7] - 30 [a 8]
60 [a 9]		 - 40 - 50 [a 10]
Brusspänning i bandet 0,1-10 Hz µV topp-topp 3 3 tio 0,1 - 3.4 - 4.5
Brusspänning i bandet 10-1000 Hz µV rms 3 5 tio 0,67 - Inte standardiserad - 2.2
Tom ström (minsta strömförbrukning) [a 11] mA 2,4 max. fyra 0,75 7 - 0,6 - 0,18 max.
0,095 typ.
Möjlighet till finjustering på tavlan Ja ±5 mV Kanske Nej Ja ±0,5 % V REF Ja ±2,5 % V REF
Arbetstemperaturintervall °C 0...+70 -40...+85 -40...+85 −40...+125 −40...+125 −40…+85 [a 12] −40...+125
Tabellanteckningar
  1. ↑ 1 2 3 4 Harrison, L. Strömkällor & spänningsreferenser . — Newnes, 2005. — S.  434 . — 569 sid. — ISBN 9780750677523 .
  2. ↑ VRE3050: Lågprisprecisionsreferens . Thaler Corporation (2000-07-01). Hämtad 1 november 2012. Arkiverad från originalet 26 november 2012. . Data i VRE3050J-serien. År 2012, producerad av Apex Microtechnology, som spred sig från Cirrus Logic och ärvde ION Thaler-linjen
  3. ↑ LTC6655: 0,25 ppm brus, lågdriftsprecisionsbuffrad referensfamilj (länk ej tillgänglig) . Linjär teknologi (2009). Hämtad 1 november 2012. Arkiverad från originalet 1 april 2010. 
  4. ↑ ADR420/ADR421/ADR423/ADR425: Ultraprecision, lågt brus, 2,048V/2,500V/3,00V/5,00V XFET®-spänningsreferenser . Analoga enheter (2001-2011). Hämtad 1 november 2012. Arkiverad från originalet 8 januari 2013. . ADR425B-seriens data
  5. ↑ ISL21009: High Voltage Input Precision, Low Noise FGA™ Voltage References . Intersil (2009-09-16). Hämtad 1 november 2011. Arkiverad från originalet 8 januari 2013. . Data i serien ISL21009BFB850Z.
  6. ↑ Drift under hela livslängden är normaliserad - 50 ppm i 10 år. Driftvärde för de första 1000 timmarna anges som "ungefär"
  7. ↑ För eventuella temperaturförändringar inom driftsområdet
  8. ↑ När temperaturen ändras från -0 till +70 °C
  9. ↑ När temperaturen ändras från -40 till +125 °C
  10. ↑ Testcykel +25 °C → +125 °C → -25 °C → +25 °C
  11. ↑ Begreppet tomgångsström gäller för seriella (tre-utgångar) enheter, begreppet minimiström - för alla, inklusive parallella (två-utgångar)
  12. ↑ Validerad vid låga temperaturer ner till -195°C, se Patterson, R.; Hammoud, A. Prestanda för Precision Floating Gate Analog Voltage References at Cryogenic Temperatures  // NASA Electronic Parts and Packaging. - 2005. - Nr december 2005 .

Enkla IONer

ION på zenerdioder

Bandgaps

Funktionsprincipen för bandgap  - spänningskällor som bestäms av bandgapsbredden hos en halvledare - är baserad på spänningens grundläggande beroende av en direkt förspänd pn-övergång på ström och temperatur. Vid en fast ström minskar denna spänning linjärt med stigande temperatur med en TKV på cirka −2 mV/°C. Om vi ​​adderar denna spänning till spänningen på ett annat kretselement, vars spänning är proportionell mot den absoluta temperaturen, så kompenserar deras temperaturkoefficienter varandra med korrekt skalning av de två termerna, och summan av de två spänningarna, i den första approximationen kommer att vara lika med bandgapet för den använda halvledaren vid T = 0 K och beror inte på temperaturen.

Det "andra elementet" är vanligtvis ett par bipolära transistorer i en diodkoppling, som arbetar med olika strömtätheter. Skillnaden mellan spänningarna vid emitterövergångarna för dessa transistorer beror endast på temperaturen och förhållandet mellan strömtätheter. Dess absoluta värde i verkliga kretsar överstiger inte 100 mV, därför, för att exakt kompensera för två TKN, måste det förstärkas med 5 ... 15 gånger. I den vanligaste bandgap-kretsen, som föreslogs av Paul Brokaw i mitten av 1970-talet, fungerar samma par transistorer som en källa för både en spänning som är proportionell mot absolut temperatur (PTAT-spänning) och en spänning som minskar med ökande temperatur (CTAT-spänning). , och skalning och summering av termerna utförs av en enkel delare på två motstånd . Den oundvikliga spridningen av tekniska parametrar orsakar mediokra noggrannhetsindikatorer för sådana kretsar: den initiala spridningen är vanligtvis ±3% av utspänningen, och i de mest avancerade kretsarna är den ±1,6% [57] . I det så kallade subbandgap , som genererar en referensspänning på hundratals mV, är spridningen ännu högre - upp till ± 3,6% [58] . Med exakt "centrering" av komponenterna har referensspänningens temperaturkarakteristik en karakteristisk parabolisk form med ett maximum i mitten av driftstemperaturområdet. Vid kanterna av arbetsområdet sjunker spänningen med cirka 0,2 % av max. Med avvikelser från den ideala centreringen kan temperaturkaraktäristikens puckel förskjutas utanför driftstemperaturområdet, och den observerade temperaturkarakteristiken närmar sig en linjär. Spänningens temperaturkoefficient kan reduceras med hjälp av icke-linjäritetskompensationskretsar, spänningsspridningen kan minskas genom individuell justering av mikrokretsar, och den höga nivån av brus som är inneboende i bandgap är nästan omöjlig att reducera.

Trots alla deras brister används enkla bandgap massivt i linjära stabilisatorer och spänningsövervakningsmikrokretsar (familjen 78XX , TL431 ) och operationsförstärkare . I lågspänningskretsar är bandgap oumbärliga: till skillnad från zenerdioder fungerar "vanliga" bandgap vid matningsspänningar på +2 V och subbandgaps - vid spänningar på +1,0 V.

ION av minneschips baserade på komplementära MIS-transistorer

Ett modernt minneschip innehåller en hel uppsättning inbyggda källor och stabilisatorer (regulatorer) för referensspänningen. De flesta minneschips arbetar med en reducerad matningsspänning, inställd av den inbyggda ION och stabiliserad av en kraftfull stabilisator. Att sänka matningsspänningarna är först och främst nödvändigt för att undvika nedbrytning av transistorer tillverkade med submikronteknologier. Det andra tillämpningsområdet för ION är att ställa in tröskelspänningen för differentialavläsningsförstärkare som används i minnes-IC med en kapacitet på mer än 1 Mbit [59] .

I enkla ION:er byggda med CMOS-teknik utan användning av bipolära termiskt känsliga element, ställs utspänningen in proportionell mot tröskelspänningen för p-kanaltransistorn V TP [60] . I minneschip är denna parameter ungefär -0,4 V utan att ta hänsyn till substratets verkan. Med hänsyn till käll-substratspänningen kan VTP verkligen vara dubbelt så stor [61] . Transistorn T1 arbetar med en låg kanalström, så dess gate-source-spänning är ungefär lika med tröskeln, och samma spänning faller över motståndet R1 och grinden T5. T5 speglar strömmen som flyter genom T1, så utspänningen som tas från R2 är

[59]

De första proverna av sådana enheter, utvecklade i början av 1990-talet, hade en matningsspänningsinstabilitet på cirka 1 % (10 mV/V) och en TCH på 0,15 mV/°C [59] .

Precisionsjoner

ION på zenerdioder med en dold struktur

Genombrottsströmmen för en konventionell plan zenerdiod är koncentrerad i det ytnära skiktet av kisel - i skiktet med den maximala koncentrationen av gitterdefekter och föroreningar. Det är dessa föroreningar och defekter som orsakar instabiliteten och bruset hos zenerdioden. Dess prestanda kan förbättras genom att driva nedbrytningsströmmen djupt in i kristallen, in i den dolda strukturen av pn-övergången med en nedbrytningsspänning som är lägre än i det ytnära lagret [62] . I den klassiska epitaxialteknologin, enligt vilken LM199 tillverkades, bildas en djup ö av p + -typ konduktivitet i stället för den framtida zenerdioden, och sedan den vanliga diffusionen av basen (p - ) och emittern (n + ) lager utförs [62] . Emittern för den skapade diodstrukturen blir katoden för zenerdioden, basen blir anoden. I det ytnära lagret har denna övergång en konduktivitetsprofil n + -p - och i botten av basområdet - n + -p + [63] . En högdopad n + -p + -övergång har en lägre genombrottsspänning än i det ytnära n + -p - -skiktet, så hela backströmmen för zenerdioden är exakt i botten av basområdet [64] .

Klassiska Zener-referenser i begravt lager (LM199, LTZ1000) har en karakteristisk koncentrisk topologi. En zenerdiod är belägen i mitten av kristallen, transistorer är direkt intill den - temperatursensorer, och en värmespole "läggs" runt dem, också gjord med planteknik. Sådana IC har rekordlåga värden på TKN (LM199 - 0,3 ppm/°C, LTZ1000 - 0,05 ppm/°C [36] ), brus (LTZ1000 - 1,2 μV p-p [36] ) och långtidsdrift ( LTZ1000 - 2 μV / 1000 h [36] ) vid höga, på några få procent, värden på den initiala spänningsspridningen (LTZ1000 - från 6,9 till 7,45 V) och hög ströminstabilitet (LM199 - 0,5 mV / mA [65] , LTZ1000 - 20 mV/mA ​​[36] ). De deklarerade indikatorerna uppnås endast med noggrann temperaturkontroll och skärmning av kretsen och stel stabilisering av zenerdiodströmmen.

ION på differentiella par av fälteffekttransistorer (XFET)

1997 släppte Analog Devices den första generationen av integrerade IONer under varumärket XFET ( Engelska  Extra Implant FET  - " fälteffekttransistor med extra grindimplantation ") [66] . Kretsschemat för kärnan i denna ION liknar Brokaw-bandgapets krets med en operationsförstärkare, men funktionsprincipen för XFET är helt annorlunda [66] . XFET CTAT-elementet bildas av två källföljare på p-kanaltransistorer med en pn-övergång [66] . En av de två transistorerna är konventionella, och en andra, ytterligare, gate är implanterad i den andra transistorns kanal [66] . Aktiva strömkällor och en operationsförstärkare som styr gate-spänningarna för transistorerna ställer in lika strömmar och lika drain-source-spänningar för båda transistorerna [67] . Likhet mellan strömmar och spänningar är möjlig endast när gate-source spänningarna för de två transistorerna VSI1 och VSI2 skiljer sig åt med ΔV 12 , vilket är cirka 0,5 V [67] . Temperaturkoefficienten ΔV 12 , cirka -120 ppm/°C, bestäms av dielektriska konstanten för kisel i den andra transistorns ytterligare kanal och är praktiskt taget oberoende av temperaturen [67] . En stabil spänning V REF bildas genom att addera CTAT-spänningen ΔV SI med PTAT-strömfallet över referensmotståndet R1, och finjustering av TKN utförs med lasertrim R1:

[67] .

XFET:er överträffar de bästa precisionsbandgapen och IONerna på CCC i alla avseenden, förutom två huvudsakliga: initial tolerans och TKN [68] . En typisk XFET referensspänning TCR av serie "A" är inte mer än 3 ppm / ° C, den initiala toleransen för V REF  är inte mer än 0,05% (500 ppm), det är möjligt att justera V REF med externa precisionsmotstånd [ 69] . Den låga och konstanta TCI för XFET STAT-elementet (20–30 gånger lägre än TCI för en pn-övergång i ett bandgap) gör det möjligt att klara sig utan korrigeringsscheman för temperaturkarakteristikens icke-linjäritet [70] . Strömförbrukningen för XFET IC överstiger inte 1 μA, och brusnivån, på grund av användningen av fälteffekttransistorer, är betydligt lägre än för bandgap och ION på CCC. Typiskt lågfrekvent (0,1-10 Hz) brussvängning är 4 mV topp-till-topp [70] . XFET ICs är designade för drift i fordonstemperaturområdet (-40 ... +125 ppm / ° C), är inte särskilt känsliga för temperaturhysteres och är billiga [68] . Enligt Linden Harrison är XFET det bästa valet för system med matningsspänningar från 4,1 till 18 V, förutom den mest krävande referensspänningsnoggrannheten [71] .

Floating Gate Transistor ION (FGA)

1967 föreslog Shi Min (vars efternamn av misstag transkriberades som "Zi" på ryska) och Kang Daewon konceptet med en flytande grind-fälteffekttransistor  - en enhetscell av icke-flyktigt minne [72] . 1971 patenterade Intel tekniken som uppfanns av Dove Froman för praktisk produktion av sådana celler för EPROM- minne, 1978 och 1980 uppfanns EEPROM och flashminne baserat på samma princip [72] . 1979 patenterade Xicor de första transistorstrukturerna med flytande grind designade för att lagra analoga signaler, inte binär kod. Fördelen med detta tillvägagångssätt verkade uppenbart: för att lagra ett analogt sampel, till exempel en ljudsignal, räcker det med en minnescell, för att lagra ett digitaliserat ljud behövs 8, 10, 12 eller fler celler [72] . På 1990-talet fortsatte Impinj- och Nuvoton-företagen den "sunda" utvecklingslinjen, och Xicor fokuserade på att skapa precisions-ION:er baserade på "analogt minne" [72] . Xicor-utvecklarna övergav den attraktiva idén att göra analoga minnesminiatyrer, jämförbara i storlek med logiska celler: erfarenheten från konkurrenter från Impinj visade meningslösheten i ett sådant tillvägagångssätt [72] . Istället använder ION:er utvecklade på Xicor utökade flytande grindar: ju större gatearea är, desto lättare är det att kontrollera laddningen som skrivs till grinden och bestämma utspänningen för ION:en [72] . De första masstillverkade IC:erna av denna typ släpptes 2003 under varumärket FGA ( eng.  Floating Gate Analog , "analog IC on floating gate"), och ett år senare fortsatte utvecklingen av FGA-tekniken av Intersil, som absorberade Xicor [72] [73] .

Serietillverkade 2012 ION:er av FGA-typ är programmerade för referensspänningar från 1 till 5 V [23] . Den initiala FGA-referensspänningstoleransen på 0,01 % (100 ppm) är den minsta av alla integrerade referenser. De bästa proverna som presenterades 2012 överstiger inte 3 ppm/°C [ 23 ] . FGA, liksom XFET, skiljer sig positivt från bandgaps och zenerdiod CCC genom sin monotona, nästan linjära form av temperaturkaraktäristik [74] . Matningsströmmen vid tomgång överstiger inte 1 μA. Den normala laddningsläckströmmen från en isolerad gate är några få elektroner per sekund, vilket ger FGA en tio års garanti [72] [75] . Enligt Linden Harrison är XFET det bästa valet för analog-till-digitala system med matningsspänningar från 5,1 till 9 V och upplösning upp till 24 bitar [74] .

FGA IC:er är designade för att fungera i utökade kommersiella (-40...+85°C) och bilar (-40...+125°C) temperaturintervall. Enligt NASA bibehåller FGA ICs passprestanda vid låga temperaturer ner till -195 °C [76] . FGA är dock mer mottagliga för joniserande strålning än andra joner [77] . Under röntgenexponering , vilket är typiskt för industriella feldetektorer och flygplatssäkerhetssystem , sjunker ION-spänningen med en hastighet av cirka 12 ppm/ mrem [78] (bagageinspektion på amerikanska flygplatser når en dos på 2 rem [79] ) . FGA bör skärmas från strålning med metallskärmar: två lager av kopparfolie, som används i typiska kretskort, minskar strålningsexponeringen med en faktor 8 [80] . Ännu mer effektivt skydd är zinkfolie med en tjocklek på 0,25 mm eller mer [81] .

Funktioner i design och drift av kretsar på ION

Finjustering

Om enheten som designas kräver absolut noggrannhet av spänningsinställningen, vilket är ouppnåeligt i seriella integrerade IONer, inkluderar projektet möjligheten till dess finjustering [82] . Mikrokretsar som tillåter sådan justering har en extra styringång och är konstruerade för drift i samband med en precisionspotentiometer som stänger spänningsåterkopplingsslingan [83] . För att förhindra instabiliteten hos potentiometern från att försämra prestanda hos ION, är det vettigt att använda antingen metallfolieprecisionspotentiometrar med en temperaturkoefficient för motstånd (TCR) på cirka ±10 ppm/°C, eller tråd med en TCR på cirka ±50 ppm/°C [83] . Digitala potentiometrar i sådana kretsar är olämpliga på grund av den höga TCR (från 500 ppm/°C) och det stora steget med stegvis justering (ca 20 mV) [83] . Det rekommenderas att göra justeringar minst två gånger: före och efter elektrisk termisk träning av det sammansatta kretskortet [84] .

Spänningen vid ION-utgången kan också justeras med hjälp av externa skalningsförstärkare baserade på precision, lågbrus op-förstärkare [84] . Litteraturen beskriver scheman för att korrigera både den absoluta spänningen vid ION-utgången och neutralisering av dess TKN [85] .

AC-ingångs- och utgångsshuntning

Precisionsjoner drivs vanligtvis av en redan stabiliserad och filtrerad spänning. Men även under sådana förhållanden kan prestandan hos de flesta IONer förbättras genom att shunta deras in- och utgångar till jord med kondensatorer [86] .

Tillverkare anger inte kapaciteten på ingångskondensatorn. Som standard kan en 10 µF elektrolytisk kondensator och en 0,1 µF disk keramisk kondensator användas parallellt [87] . Kapacitansen hos utgångskondensatorn påverkar direkt stabiliteten hos återkopplingsslingan, som täcks av ION, och därför normaliserar tillverkarna den vanligtvis [87] . För vissa mikrokretsar rekommenderas inte en utgångskapacitans , för andra krävs tvärtom en utgångskapacitans på 1 till 10 mikrofarad [87] . Att överskrida den tillåtna kapacitansen kan generera självexcitering av ION eller en ökning av brusnivån [88] .

Brusfiltrering ION

Det enklaste sättet att minska bruset från referensspänningen är att filtrera den efter frekvens, vilket dämpar de högfrekventa komponenterna i bruset. Det finns precisions-IONer, på vars kristall motstånden i RC-lågpassfiltret redan är bildade  - du behöver bara ansluta en extern kondensator till de speciella terminalerna på en sådan mikrokrets . Alla andra ION:er bör använda ett fullvärdigt passivt eller aktivt lågpassfilter kopplat till referensspänningsutgången [89] .

Tillverkarna är oense om det är möjligt att ansluta ett filter direkt till ION-utgången. Vissa rekommenderar direktanslutning av filter, andra förbjuder det. Enligt den andra gruppen av experter kan det kombinerade bruset, långvariga driften och instabiliteten hos filtrets RC-kretsar och ingångsförstärkarsteget vid filterutgången försämra inte bara noggrannheten utan också bruset från den "förbättrade" krets. För att förhindra att detta inträffar bör en precisions-, lågbrusbuffertförstärkare anslutas mellan ION-utgången och filteringången [90] .

Ett dyrt men effektivt sätt att reducera bruset från referensen är att parallella flera referenser till en gemensam belastning genom samma utjämningsmotstånd. Den absoluta brusnivån för ett sådant ION-batteri minskar i omvänd proportion till kvadratroten av antalet parallellkopplade mikrokretsar [44] .

Skydd mot mekanisk påfrestning

De mekaniska påfrestningarna på det tryckta kretskortet som uppstår under dess installation och under den efterföljande driften av enheten överförs oundvikligen till mikrokretshuset och vidare till ION-kristallen och påverkar dess utspänning. Mikrokretsar i metallpaket är inte särskilt känsliga för mekanisk påfrestning, men alla andra IONer - både i DIP-paket och i ytmonterade paket, reagerar även på lätt vridning eller böjning av kortet [91] . För att förhindra att de mekaniska påfrestningarna från skivan överförs till ION-kristallen, bör mikrokretsen installeras på en "tunga" skild från resten av skivan med ett genomskärning. Litteraturen beskriver instrumentella mätningar av en bräda med en precisionsreferens LT1460: för varje måttlig böjning av kortet var spänningsförskjutningen cirka 60 ppm på en vanlig bräda och endast 10 ppm på en bräda med ett skär [92] . Hjälp, men inte så effektivt, och det vanliga sättet att minska deformationer: användningen av flexibla ställningar, minska storleken på brädan, välja en tjockare textolit, placera ION närmare kortkanten av brädet. På brädor med tungor ska chippet vara orienterat med långsidan längs med tungan, på konventionella brädor - med långsidan längs kortsidan av brädet [92] .

Anteckningar

  1. ↑ Harrison, 2005 , sid. ett.
  2. ↑ 12 Harrison , 2005 , sid. 321.
  3. ↑ Harrison, 2005 , s. 1, 321.
  4. ↑ Harrison, 2005 , s. 1, 321, 322.
  5. ↑ Katsnelson, B. V. et al. Elektrovakuumelektronik och gasurladdningsanordningar. Katalog. - 2:a uppl. - M . : Radio och kommunikation, 1985. - S. 478-490.
  6. ↑ Harrison, 2005 , sid. 1, 322.
  7. ↑ 1 2 3 4 5 Harrison, 2005 , sid. 2.
  8. ↑ 1 2 3 4 Averbukh, V. Precisionsreferensspänningskällor  // Dodeka. - 2000. Arkiverad 4 mars 2016.
  9. ↑ 1 2 Tang, W. et al. En praktisk Josephson-spänningsstandard vid en volt // Ett århundrade av excellens i mätningar, standarder och teknik . - National Institute of Standards and Technology , 1988. - P. 315-318. — (NIST specialpublikation).
  10. ↑ 12 Harrison , 2005 , sid. 5.
  11. ↑ Harrison, 2005 , s. 2, 5.
  12. ↑ Harrison, 2005 , s. 7, 415-418.
  13. ↑ Mikrokretsar för linjär strömförsörjning och deras tillämpning, 1998 , sid. 229.
  14. ↑ 12 Harrison , 2005 , sid. 7, 323.
  15. ↑ Harrison, 2005 , sid. 420.
  16. ↑ 12 Fluke Corporation . En praktisk metod för att upprätthålla DC-referensstandarder // Fluke Corporation . - 2000. - S. 6.
  17. ↑ xDevs.com | xDevs.com KX LTZ1000-baserad DC-spänningsreferensdesign . Hämtad 15 april 2019. Arkiverad från originalet 9 april 2019.
  18. ↑ Harrison, 2005 , sid. 6.
  19. ↑ 12 Harrison , 2005 , sid. tio.
  20. ↑ Harrison, 2005 , sid. 9.
  21. ↑ Harrison, 2005 , s. 10, 422.
  22. ↑ 1 2 3 4 Harrison, 2005 , sid. elva.
  23. ↑ 1 2 3 Dataomvandlare > Spänningsreferenser > Spänningsreferenser. ParametricSearch . Intersil. Hämtad 7 november 2012. Arkiverad från originalet 8 januari 2013.
  24. ↑ Harrison, 2005 , s. 361, 362, 429, 451.
  25. ↑ Whelan, 2009 , sid. fjorton.
  26. ↑ Särskilda "industrikrav" för konstruktörer av switchande nätaggregat diskuteras till exempel i Sandler, S. Are We Focused On The Wrong Reference Parameters?  // Power Electronics Technology. - 2012. - Nr 31 januari 2012 .
  27. ↑ 1 2 GOST 19480-89, 2005 , definition 124.
  28. ↑ 1 2 3 GOST R 52907-2008, 2008 , definition 27.
  29. ↑ Harrison, 2005 , s. 326, 327, 332.
  30. ↑ 1 2 3 Harrison, 2005 , sid. 326.
  31. ↑ GOST 19480-89, 2005 , definition 107.
  32. ↑ 12 Harrison , 2005 , sid. 328.
  33. ↑ 1 2 3 4 Whelan, 2009 , sid. femton.
  34. ↑ 12 Harrison , 2005 , sid. 327.
  35. ↑ VRE3050: Lågprisprecisionsreferens . Thaler Corporation (2000-07-01). Hämtad 1 november 2012. Arkiverad från originalet 26 november 2012. . År 2012, producerad av Apex Microtechnology, som spred sig från Cirrus Logic och ärvde ION Thaler-linjen
  36. ↑ 1 2 3 4 5 LTZ1000/LTZ1000A: Ultra Precision Reference . Linjär teknologi (1987). Hämtad 1 november 2012. Arkiverad från originalet 26 november 2012.
  37. ↑ LM199/LM299/LM399 Precisionsreferens . National Semiconductor, Texas Instruments (2005). Tillträdesdatum: 16 november 2011. Arkiverad från originalet den 8 januari 2013.
  38. ↑ Sandler, S. Är vi fokuserade på fel referensparametrar?  // Power Electronics Technology. - 2012. - Nr 31 januari 2012 .
  39. ↑ GOST 19480-89, 2005 , definition 77.
  40. ↑ 1 2 3 4 Harrison, 2005 , sid. 333.
  41. ↑ 1 2 3 Harrison, 2005 , sid. 332.
  42. ↑ 1 2 LTC6655: 0,25 ppm brus, lågdriftsprecisionsbuffrad referensfamilj . Linjär teknologi (2009). Hämtad 1 november 2012. Arkiverad från originalet 30 januari 2013.
  43. ↑ ISL21009: High Voltage Input Precision, Low Noise FGA™ Voltage References . Intersil (2009-09-16). Hämtad 1 november 2011. Arkiverad från originalet 8 januari 2013.
  44. ↑ 1 2 Pease, Bob. Vad är allt det här med långtidsstabilitet, hur som helst?  // Elektronisk design. - 2010. - Nr 20 juli 2010 .
  45. ↑ Pease, 2001 , sid. 206.
  46. ↑ 1 2 3 Wright, J. Låt dig inte luras av spänningsreferens Långsiktig drift och hysteres  // Linjär teknologidesignnotering. - 2000. - Nr DN-229 .
  47. ↑ Harrison, 2005 , s. 334, 335.
  48. ↑ Pease, 2001 , sid. 209.
  49. ↑ Harrison, 2005 , sid. 334.
  50. ↑ Pease, 2001 , sid. 196: "topp-till-topp för bruskomponenten kan vara så lite som 0,1 eller 0,05 LSB."
  51. ↑ Harrison, 2005 , sid. 334, tab. 12.3.
  52. ↑ 1 2 3 Harrison, 2005 , sid. 335.
  53. ↑ 1 2 LT1461 Micropower Precision Low Dropout Series Spänningsreferensfamilj . Linjär teknologi (2000). Hämtad 1 november 2012. Arkiverad från originalet 8 januari 2013.
  54. ↑ Camenzind, 2005 , sid. 7-6.
  55. ↑ ADR420/ADR421/ADR423/ADR425: Ultraprecision, lågt brus, 2,048V/2,500V/3,00V/5,00V XFET®-spänningsreferenser . Analoga enheter (2001-2011). Hämtad 1 november 2012. Arkiverad från originalet 8 januari 2013. . ADR425B-seriens data
  56. ↑ Det finns alternativa val som dock inte täcker hela skalan av topologier, till exempel Davis, S. A Look At Voltage Reference ICs  // Power Electronics Technology. - 2011. - № 1 september 2011 .
  57. ↑ Camenzind, 2005 , s. 7-5, 7-7, 7-9. De angivna värdena är för temperaturområdet 0...+100 °C.
  58. ↑ Camenzind, 2005 , s. 7-12. De angivna värdena är för temperaturområdet 0...+100 °C.
  59. ↑ 1 2 3 Rabai, 2007 , sid. 824.
  60. ↑ Rabai, 2007 , sid. 829, 830.
  61. ↑ Rabai, 2007 , sid. 131, 132.
  62. ↑ 1 2 Mitchell, 1999 , sid. tio.
  63. ↑ Mitchell, 1999 , sid. elva.
  64. ↑ Mitchell, 1999 , sid. 10-11.
  65. ↑ Mikrokretsar för linjär strömförsörjning och deras tillämpning, 1998 , sid. 230.
  66. ↑ 1 2 3 4 Harrison, 2005 , sid. 421.
  67. ↑ 1 2 3 4 Harrison, 2005 , sid. 422.
  68. ↑ 12 Harrison , 2005 , s. 423-424.
  69. ↑ Harrison, 2005 , s. 422-423.
  70. ↑ 12 Harrison , 2005 , sid. 423.
  71. ↑ Harrison, 2005 , sid. 424.
  72. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Rako, P. Analog flytande grindteknologi kommer till sin rätt . EDN-nätverk (2009-12-15). Arkiverad från originalet den 8 januari 2013.
  73. ↑ Harrison, 2005 , s. 424-425.
  74. ↑ 1 2 3 Harrison, 2005 , sid. 426.
  75. ↑ Harrison, 2005 , sid. 425.
  76. ↑ Patterson, R.; Hammoud, A. Prestanda för Precision Floating Gate Analog Voltage References at Cryogenic Temperatures  // NASA Electronic Parts and Packaging. - 2005. - Nr december 2005 .
  77. ↑ Intersil, 2010 , sid. ett.
  78. ↑ Intersil, 2010 , sid. 2: 12 ppm/mrem = 60 µV/mrem för en 5 volts referens.
  79. ↑ Intersil, 2010 , s. 16.
  80. ↑ Intersil, 2010 , sid. 3.
  81. ↑ Intersil, 2010 , sid. 6: 0,25 mm tjock zinksköld motsvarar 10 mm tjock aluminiumplåt.
  82. ↑ Harrison, 2005 , sid. 346.
  83. ↑ 1 2 3 Harrison, 2005 , sid. 348.
  84. ↑ 12 Harrison , 2005 , sid. 349.
  85. ↑ Harrison, 2005 , s. 350-354.
  86. ↑ Harrison, 2005 , s. 339, 341.
  87. ↑ 1 2 3 Harrison, 2005 , sid. 340.
  88. ↑ Harrison, 2005 , s. 340, 341.
  89. ↑ Harrison, 2005 , sid. 341.
  90. ↑ Harrison, 2005 , sid. 342.
  91. ↑ Mitchell, 1999 , sid. 6.
  92. ↑ 1 2 Mitchell, 1999 , sid. 7.

Källor

  • GOST 19480-89. Integrerade mikrokretsar. Termer, definitioner och bokstavsbeteckningar för elektriska parametrar. - M . : IPK Standards Publishing House, 2005.
  • GOST R 52907-2008. Strömförsörjningskällor för radio-elektronisk utrustning. Termer och definitioner. — M. : Standardinform, 2008.
  • Zee, S. M. Halvledarenheters fysik. - M . : Mir, 1984. - T. 1. - 456 sid. - 16 000 exemplar.
  • Johnson, G., Graham, M. Designing High-Speed ​​​​Digital Devices: An Introductory Course in Black Magic. - M. : Williams, 2006. - 624 sid. — ISBN 5845908078 .
  • Mikrokretsar för linjär strömförsörjning och deras tillämpning. - 2:a uppl. - M . : Dodeka, 1998. - ISBN 5878350211 .
  • Pease, R. Praktisk elektronik för analoga enheter. - M. : DMK-Press, 2001. - ISBN 5940740049 .
  • Rabai, J.M. et al. Digitala integrerade kretsar. Designmetodik. - 2:a upplagan - M . : Williams, 2007. - 912 sid. — ISBN 9785845911162 .
  • Shitikov, A. Val av referensspänningskälla  // Elektroniska komponenter. - 2002. - Nr 3 . Arkiverad från originalet den 9 mars 2016.
  • Camenzind, H. Designing Analog Circuits . - Virtualbookworm Publishing, 2005. - 244 sid. — ISBN 9781589397187 . Arkiverad10 mars 2018 påWayback Machine
  • Harrison, L. Strömkällor och spänningsreferenser. - Newnes, 2005. - 569 sid. — (Elektronik & El). — ISBN 9780750677523 .
  • Lojek, B. Halvledarteknikens historia. - Springer, 2007. - 387 sid. — ISBN 9783540342571 .
  • Mitchell, L. Förstå och tillämpa spänningsreferenser  // Linjär teknologi . - 1999. - Nr Application Note 82 .
  • Nasraty, R. XFET™ Referenser  // Analog Dialogue. - 1998. - T. 32 , nr 1 .
  • Intersil Corporation. Röntgeneffekter på Intersil FGA-referenser  // Intersil Application Notes. - 2010. - Nr AN-1533 . - S. 1-6.
  • Intersil Corporation. Spänningsreferens Applikations- och designanmärkning  // Intersil Application Notes. - 2005. - Nr AN-177.0 . - S. 1-33.
  • Whelan, B. Hur man väljer en spänningsreferens  // Linear Technology Magazine. - 2009. - Nr mars 2009 . - S. 14-19.
  • Rako, P. Spänningsreferenser håller sig stabila  // EDN Europe. - 2010. - Nr 01 december .