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AD780是超高精度帶隙基準電壓

時間:2019-9-30, 來源:互聯網, 文章類別:元器件知識庫

功能特色:引腳可編程2.5 V或3.0 V輸出;超低漂移:最大3ppm/c;高精度:最大2.5 V或3.0 V 1 mV;低噪聲:100 nV/√Hz;降噪能力;低靜態電流:最大1毫安;輸出微調能力;當前引用的插件升級;溫度輸出引腳;串聯或并聯模式操作(2.5 V,3.0 V)。

產品描述

AD780是一種超高精度帶隙基準電壓提供2.5 V或3.0 V輸出4.0 V和36 V。低初始誤差和溫度漂移,結合低輸出噪聲和驅動電容使AD780成為增強高分辨率ADC和DAC的性能通用精密參考應用。獨特的低凈空設計有助于5.0V±10%的3.0V輸出輸入,使ADC的動態范圍提高20%,使用現有2.5 V參考電壓時性能過高。

AD780可用于高達10毫安的源或匯,并且可以在串聯或并聯模式下使用,因此允許無外部元件的正或負輸出電壓。就這樣幾乎適用于任何高性能參考應用。與其他競爭對手不同,AD780沒有“區域”當電源上使用1μf旁路電容器時,該部件在所有負載條件下都是穩定的。AD780上提供溫度輸出引腳。這提供了一個輸出電壓隨溫度線性變化,允許AD780被配置為溫度傳感器同時提供穩定的2.5V或3.0V輸出。

AD780是針對LT1019(a)–2.5和AD680。后者的目標是低功耗應用。AD780有三個等級,塑料浸漬,SOIC,以及cerdip軟件包。公元780AN,公元780AR,公元780BN,AD780BR和AD780CR規定在-40°C下運行至85°C。

產品亮點

1、AD780提供可編程2.5 V或3.0 V引腳從4V到36V輸入的輸出。

2、初始精度和溫度的激光微調系數在沒有使用外部組件。AD7800億最大從-40°C到+85°C的變化為0.9 mV。

3、對于需要更高精度的應用程序,可以選擇提供微調連接。

4、AD780噪聲極低,通常為4μV p-p0.1赫茲至10赫茲,寬帶譜噪聲密度為通常為100 nV/√Hz。如果需要,可以進一步減少,只需使用兩個外部電容器。

5、溫度輸出引腳使AD780能夠配置為溫度傳感器,同時提供穩定的輸出參考電壓。

操作理論

帶隙基準是低電源電壓和低功率電壓基準應用的高性能解決方案。在這種技術中,正溫度系數的電壓與晶體管vbe的負系數相結合,產生恒定的帶隙電壓。

在ad780中,帶隙單元包含兩個npn晶體管(q6和q7),其發射極面積相差12。他們vbe的差異產生了r5的ptat電流。這反過來在r4上產生ptat電壓,當與q7的vbe結合時,產生不隨溫度變化的電壓vbg。采用精密激光微調電阻等專利電路技術,進一步提高漂移性能。

AD780的輸出電壓由放大器反饋回路中電阻器R13、R14和R15的配置決定。這將輸出設置為2.5 V或3.0 V,具體取決于R15(引腳8)是否接地。

AD780的一個獨特特點是高增益放大器的低凈空設計,它從低至4.5V(或從4.0V輸入2.5V)的輸入電壓產生精確的3V輸出。放大器的設計也允許零件與當電流被強制輸入輸出端時,vin=vout。這使得AD780可以作為一個雙端并聯調節器工作,提供一個-2.5V或-3.0V參考電壓輸出,無需外部元件。PTAT電壓還用于向用戶提供溫度計輸出電壓(在引腳3處),該電壓以大約2 mV/℃的速率增加。

AD780的NC引腳7是一個20 kΩ的V+電阻,僅用于生產測試。目前正在使用LT1019自加熱器引腳(引腳7)的用戶必須考慮加熱器電源上的不同負載。

應用AD780

AD780可以在沒有任何外部組件的情況下使用,以達到指定的性能。如果向插腳2供電,并且插腳4接地,則插腳6提供2.5 V或3.0 V輸出,具體取決于插腳8處于未連接狀態還是接地狀態。

如果應用中的負載電容預計大于1nf,則應使用1μf(vin到gnd)的旁路電容器。2.5 V模式下的AD780通常在5 V時吸收700微安的IQ。這將增加約2微安/伏,直至36 V。

使用連接在VOUT、Trim和GND之間的單個25 kΩ電位計,初始誤差可以為零。這是一個調整范圍為±4%的粗略微調,僅為與其他參考文獻兼容而包含在本文中。通過將一個大值電阻器(例如1–5 MΩ)與電位計的刮水器串聯插入,可以實現微調。見上圖2。對于2.5 V或3.0 V模式,以輸出分數表示的微調范圍僅大于或等于2.1 kΩ/r滿。外部零電阻影響整體溫度系數的系數等于vout零位的百分比。

例如,微調電路引起的1毫伏(0.03%)的輸出位移(100 ppm/℃)零電阻將使輸出漂移小于0.06 ppm/℃(0.03%200 ppm/℃,因為AD780內部電阻的溫度系數也小于100 ppm/℃)。

噪聲性能

如果需要,ad780的令人印象深刻的噪聲性能可以通過添加兩個電容器來進一步改進:在輸出和接地之間添加一個負載電容器c1,在溫度引腳和接地之間添加一個補償電容器c2。合適的數值如圖3所示。

c1和c2還改善了ad780在負載瞬態下的沉降性能。噪聲性能的改善如下圖4、5和6所示。

噪聲比較

ad780的寬帶噪聲性能也可以用ppm表示。C1、C2的典型性能為0.6ppm,無外部電容器的典型性能為1.2ppm。此性能分別比LT1019的指定性能低7和3。

溫度性能

AD780結合了專利電路設計技術、精密薄膜電阻和漂移微調,在溫度下提供了卓越的性能。溫度性能以ppm/℃表示,但由于溫度特性的非線性,采用箱式試驗方法對零件進行試驗和說明。非線性采用圖7所示的特征S形曲線的形式。盒子測試法圍繞這條曲線形成一個矩形盒子,在指定的溫度范圍內封閉最大和最小輸出電壓。指定的偏移量等于此框對角線的坡度。

溫度輸出引腳

AD780提供隨溫度線性變化的“溫度”輸出(引腳3)。該輸出可用于監測系統環境溫度的變化,并在需要時啟動系統校準。25°C時電壓VTEMP為560 mV,溫度系數約為2 mV/°C。圖8顯示了運算放大器輸出時的典型VTEMP溫度特性曲線,不可逆增益為5。

由于溫度電壓是從帶隙核心電路獲得的,因此從該引腳引出的電流將對vout產生顯著影響。必須小心使用合適的運算放大器緩沖溫度輸出,例如op07、ad820或ad711(所有這些都會導致vout的變化小于100微伏)。項目P和VOUT之間的關系如下:

請注意當前對vout的依賴因子有多敏感。從溫度引腳引出的大量電流,即使是幾十微安的電流,也會導致VOUT和溫度輸出失效。

c1和c2的選擇主要取決于對相對平坦響應的需求,這種響應在輸出處的高頻噪聲中很早就消失了。但在選擇這些電容器方面有相當大的余地。例如,用戶實際上可以將一個巨大的C2放在溫度管腳上,而輸出管腳上沒有。然而,必須在溫度管腳處放置很少或大量電容。電容的中間值有時會引起振蕩。無論如何,用戶應該遵循圖3中的建議。

溫度傳感器電路

圖9所示的電路是一個溫度傳感器,它將溫度輸出電壓放大5倍多一點,以提供更寬的滿標度輸出范圍。微調器可用于調整輸出,使其精確變化10毫伏/攝氏度。為了減小電阻隨溫度的變化,應使用具有低溫系數的電阻,如金屬薄膜電阻。

供電電流溫度過高

AD780的靜態電流將在溫度和輸入電源范圍內略有變化。測試限值為工業溫度范圍1毫安,軍用溫度范圍1.3毫安。輸入電壓和溫度變化的典型性能如下圖10所示。

開啟時間

在規定的誤差范圍內,輸出電壓達到其最終值所需的時間被定義為導通穩定時間。影響這一點的兩個主要因素是有源電路的穩定時間和芯片上的熱梯度穩定時間。典型的沉降性能如下圖11所示。AD780在10微秒內沉降到其最終值的0.1%以內。

動態性能

AD780的輸出級被設計為提供優越的靜態和動態負載調節。圖12顯示了AD780在驅動0毫安到10毫安負載時的性能。

動態負載可以是阻性和電容性的。例如,負載可以通過長電容電纜連接。下面的圖13顯示了AD780驅動1000 pF、0毫安到10毫安負載的性能。

高分辨率+5v數據轉換器的精度基準

AD780非常適合作為大多數+5V高分辨率ADC的參考。AD780在任何電容負載下都是穩定的,它具有優越的動態負載性能,3.0V的輸出為轉換器提供了最大的動態范圍,而不需要額外的昂貴的緩沖放大器。AD780適合的眾多ADC之一是AD7884,一種16位高速采樣ADC。(見圖15。)這一部分以前需要一個精密的5.0V參考電壓、電阻分壓器和緩沖放大器來完成這一功能。

AD780也非常適合用于高分辨率轉換器,如AD7710/AD7711/AD7712。(見圖16。)雖然這些部件采用2.5V內部基準,但3V模式下的AD780可用于提高絕對精度、溫度穩定性和動態范圍。下面顯示的是兩個可選的降噪電容器。

+5 V電源的+4.5 V參考電壓

一些+5V高分辨率ADC可以容納高達+4.5V的參考電壓。AD780可以使用圖17所示的電路從+5V電源提供精確的+4.5V參考電壓。該電路將提供從低至+4.7 V的電源電壓調節的+4.5 V輸出。高品質的鉭10μF電容器與陶瓷0.1μF電容器和3.9Ω電阻并聯,確保低輸出阻抗高達約50 MHz。

負(–2.5 V或–3.0 V)參考電壓

AD780可以在并聯模式下產生負輸出電壓,只需將AD780的GND引腳通過圖18所示的偏置電阻連接到負電源的輸入和輸出接地。

使用以下引導電路,AD780可以實現串聯模式下的精確-2.5 V(或-3.0 V)基準,能夠向負載提供高達100毫安的電流。


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