XFET ™ მითითებები

იმისათვის, რომ ანალოგური სიგნალი წარმოადგენდეს (ან იყოს წარმოდგენილი) ციფრული რიცხვით, საჭიროა ცნობა, ჩვეულებრივ ძაბვის, მასშტაბის თარგმნისთვის. ამრიგად, A/D გადამყვანი აწარმოებს ციფრულ რიცხვს, რომელიც პროპორციულია ანალოგური სიგნალის შეფარდება ძაბვასთან; და D/A გადამყვანი აწარმოებს გამომავალს, რომელიც არის სრული მასშტაბის ძაბვის ან დენის ნაწილი, რომელიც დადგენილია მითითებით. თუ საცნობარო სიგნალი შეიმუშავებს შეცდომას +1%, ის გამოიწვევს სისტემის პროპორციულ შეცდომას: DAC– ის ანალოგური გამომუშავება გაიზრდება 1%–ით, ხოლო ADC– ის ციფრული გამომუშავება შემცირდება 1%–ით. სისტემებში, სადაც აბსოლუტური გაზომვებია საჭირო, სისტემის სიზუსტე დიდად არის დამოკიდებული მითითების სიზუსტეზე. მაღალი რეზოლუციის მონაცემების მოპოვების სისტემებში, განსაკუთრებით ისეთებში, რომლებიც უნდა მუშაობდეს ტემპერატურის ფართო დიაპაზონში, მაღალი სტაბილურობის მითითებები აუცილებელია. ნებისმიერი კონვერტორის სიზუსტე შემოიფარგლება ტემპერატურის მგრძნობელობით და მისი ძაბვის მითითების გრძელვადიანი დრიფტით. თუ ძაბვის მითითება ნებადართულია შეიტანოს შეცდომა ექვივალენტურად სულ მცირე უმნიშვნელო ბიტის მხოლოდ 1/2-ის (1 LSB = 2-n სრული მასშტაბით), შეიძლება გასაკვირი იყოს იმის დანახვა, თუ რამდენად კარგი უნდა იყოს მითითება, თუნდაც მცირე ტემპერატურის ექსკურსიები. და როდესაც ტემპერატურის ცვლილებები დიდია, საცნობარო დიზაინი არის მთავარი პრობლემა. მაგალითად, ავტოკალიბრირებული ჭეშმარიტი 16-ბიტიანი A/D გადამყვანი აქვს LSB 15.2 ნაწილს მილიონზე (ppm) სრული მასშტაბით. იმისათვის, რომ ADC– ს ჰქონდეს აბსოლუტური სიზუსტე 16 ბიტი, ძაბვის ცნობის შეცდომა მთელი სამუშაო ტემპერატურის დიაპაზონში უნდა იყოს ნაკლები ან ტოლი 1/2 LSB, ან 7.6 ppm. თუ საცნობარო დრიფტი არის 1 ppm/° C, მაშინ (შეცდომების ყველა სხვა წყაროს უგულებელყოფით) მთლიანი ტემპერატურის ცვლა არ უნდა აღემატებოდეს 7.6 ° C- ს, რათა შეინარჩუნოს ჭეშმარიტი 16-ბიტიანი სიზუსტე. შეცდომის წყარო, ხშირად შეუმჩნეველი, არის საცნობარო ხმაური; მისი დაბალი შენარჩუნება (როგორც წესი, 1/4 LSB- ზე ნაკლები) მნიშვნელოვანია მაღალი სიზუსტისთვის. მითითების ტემპერატურის კოეფიციენტის არაწრფივობა და დიდი თერმული ჰისტერეზი არის შეცდომის სხვა წყარო, რომელსაც შეუძლია მნიშვნელოვნად იმოქმედოს სისტემის საერთო სიზუსტეზე. წყაროების ტიპები Zener* დიოდები: მრავალი წლის განმავლობაში ფართოდ გამოიყენება ტემპერატურის კომპენსირებული ზენერის დიოდი, რომელიც წარმოიქმნება მოწყობილობის ზედაპირზე ფუძე-ემისის შეერთების უკუ დაზიანების შედეგად. ზენერებს აქვთ მუდმივი ძაბვის ვარდნა, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც გამოიყენება წრეში, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს მუდმივი დენი, რომელიც წარმოიქმნება უფრო მაღალი მიწოდების ძაბვისგან. ზენერები ხელმისაწვდომია ძაბვის ფართო სპექტრში: დაახლოებით 6 ვ -დან 200 ვ -მდე, ტოლერანტობა 1.0% -დან 20% -მდე და სიმძლავრის გაფრქვევა ვატის ფრაქციიდან 40 ან 50 ვტ -მდე. თუმცა მათ ბევრი ნაკლი აქვთ. ისინი ხშირად საჭიროებენ დამატებით მიკროსქემებს დაბალი გამომავალი წინაღობის მისაღებად, დაბალფასიანი მოწყობილობების ძაბვის ტოლერანტობა ზოგადად დაბალია; ისინი ხმაურიანი და ძალიან მგრძნობიარეა მიმდინარე და ტემპერატურის ცვლილებების მიმართ და ისინი მგრძნობიარეა დროთა განმავლობაში შეიცვალონ. დაკრძალული, ან მიწისქვეშა ზენერი არის სასურველი საცნობარო წყარო ზუსტი IC მოწყობილობებისთვის. მიწისქვეშა ზენერის მინიშნებაში, საპირისპირო დაზიანების არე დაფარულია დამცავი დიფუზიით, რათა შეინარჩუნოს იგი მინარევების, მექანიკური დაძაბულობისა და ზედაპირზე არსებული ბროლის ნაკლოვანებების ქვემოთ. ვინაიდან ეს ეფექტები ხელს უწყობს ხმაურს და გრძელვადიან არასტაბილურობას, დაკრძალული რღვევის დიოდი ნაკლებად ხმაურიანია და უფრო სტაბილურია ვიდრე ზედაპირული ზენერები. თუმცა, საჭიროა მინიმუმ 6 ვ ელექტროენერგიის მიწოდება და უნდა გამოიყვანოს რამდენიმე ასეული მიკროამპერი, რათა ხმაური პრაქტიკულ დონეზე შეინარჩუნოს. *შენიშვნა: საცნობარო დიოდებს შეუძლიათ გამოიყენონ დაზიანების ორი სახის ფენომენი, ზენერი და ზვავი. საცნობარო დიოდების უმეტესობა იყენებს მაღალი ძაბვის ზვავის რეჟიმს, მაგრამ ყველა მათგანს უწოდებენ "ზენერის" დიოდებს. Bandgaps: ძაბვის მითითებების დიზაინის კიდევ ერთი პოპულარული ტექნიკა იყენებს bandgap პრინციპს: ნებისმიერი სილიციუმის ტრანზისტორის Vbe– ს აქვს უარყოფითი ტემპკო დაახლოებით 2 მვ/° C, რომელიც შეიძლება ექსტრაპოლატირებული იყოს დაახლოებით 1.2V– მდე აბსოლუტურ ნულზე (სილიციუმის გამტარ ძაბვა) რა განსხვავება ფუძე-გამცემი ძაბვის შორის შესატყვისი ტრანზისტორებს შორის, რომლებიც მოქმედებენ განსხვავებული სიმკვრივის დროს, იქნება აბსოლუტური ტემპერატურის პროპორციული (PTAT). ეს ძაბვა, რომელიც დაემატება Vbe– ს თავისი უარყოფითი ტემპერატურის კოეფიციენტით, მიაღწევს მუდმივ გამტარ ძაბვას. ეს ტემპერატურის შეუცვლელი ძაბვა შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც "დაბალი ძაბვის ზენერის დიოდი" შუნტის კავშირში (AD1580). უფრო ხშირად, იგი გაძლიერებულია და ბუფერულია სტანდარტული ძაბვის მნიშვნელობის შესაქმნელად, როგორიცაა 2.5 ან 5 ვ. Bandgap ძაბვის მითითება მიღწევის შემდეგ მიაღწია დახვეწის მაღალ ხარისხს და ფართოდ გამოიყენება; მაგრამ მას არ გააჩნია სიზუსტე, რასაც მოითხოვს დღევანდელი ელექტრონული სისტემები. პრაქტიკული მითითებები არ არის შესამჩნევი ხმაურის კარგი მახასიათებლებისთვის, აჩვენებს ტემპერატურის მნიშვნელოვან ჰისტერეზს და აქვს გრძელვადიანი სტაბილურობა, რომელიც დამოკიდებულია ჩიპზე მინიმუმ ერთი რეზისტორის აბსოლუტურ მნიშვნელობაზე. ახალი პრინციპი-XFET ™: 5-V მარაგების გამოყენებით სისტემების გამრავლებასთან და მზარდ მოთხოვნილებასთან მუშაობისთვის 3 ვოლტზე და ქვემოთ, IC და სისტემების დიზაინერებს სჭირდებათ მაღალი ხარისხის ძაბვის მითითებები, რომლებიც შეიძლება მუშაობდნენ მომარაგების რელსებიდან ქვემოთ. > 6 V საჭიროა დაკრძალულ-ზენერის დიოდებისთვის. ასეთი მოწყობილობა უნდა აერთიანებდეს დაბალი სიმძლავრის მუშაობას დაბალი ხმაურით და დაბალი დრიფტით. ასევე სასურველია ხაზოვანი ტემპერატურის კოეფიციენტი, კარგი გრძელვადიანი სტაბილურობა და დაბალი თერმული ჰისტერეზი. ამ მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად შეიქმნა ახალი საცნობარო არქიტექტურა, რომელიც უზრუნველყოფს ძაბვის ამ სასურველ მითითებას. ტექნიკა, სახელწოდებით XFET ™ (eXtra იმპლანტირებული FET), იძლევა დაბალი ხმაურის მითითებას, რომელიც მოითხოვს დაბალი მიწოდების დენს და უზრუნველყოფს ტემპერატურის კოეფიციენტის გაუმჯობესებულ ხაზს დაბალი თერმული ჰისტერეზისით. XFET მითითების ბირთვი შედგება ორი შეერთების ველური ეფექტის ტრანზისტორისგან, რომელთაგან ერთს აქვს დამატებითი არხის იმპლანტი, რათა გაზარდოს მისი ძაბვის ძაბვა. ორივე JFET მუშაობს ერთი და იგივე გადინების დენით, განსხვავება ძაბვის ძაბვაში გაძლიერდება და გამოიყენება მაღალი სტაბილური ძაბვის მითითების შესაქმნელად. შიდა საცნობარო ძაბვა არის დაახლოებით 500 მვ, ტემპერატურის უარყოფითი კოეფიციენტი დაახლოებით 120 ppm/K. ეს ფერდობი არსებითად ჩაკეტილია სილიციუმის დიელექტრიკულ მუდმივობაში და მჭიდროდ ანაზღაურდება კორექტირების ტერმინის დამატებით, ისევე როგორც პროპორციულ-აბსოლუტურ ტემპერატურაზე (PTAT) ტერმინი, რომელიც გამოიყენება bandgap მითითებების საკომპენსაციოდ. თუმცა, XFET– ის შინაგანი ტემპერატურის კოეფიციენტი ოცდაათჯერ დაბალია ვიდრე bandgap– ზე. შედეგად, გაცილებით ნაკლები კორექტირებაა საჭირო. ეს იწვევს გაცილებით ნაკლებ ხმაურს, ვინაიდან ბენგაფაფის მითითების ხმაურის უმეტესობა მოდის ტემპერატურის კომპენსაციის სქემიდან. ტემპერატურის კორექციის ტერმინი მოცემულია დენით, IPTAT– ით, რომელიც არის დადებითი და აბსოლუტური ტემპერატურის პროპორციული (სურათი 1). ფიგურა 1. ADR29x მითითების გამარტივებული სქემატური დიაგრამა. ADR29x სერია პირველია მზარდი ოჯახიდან, რომელიც დაფუძნებულია XFET არქიტექტურაზე. ისინი მუშაობენ მიწოდების რელსებიდან 2.7 -დან 15 ვ -მდე და ხატავენ მხოლოდ 12 µA- ს. გამომავალი ძაბვის პარამეტრები მოიცავს 2.048 V (ADR290), 2.5 V (ADR291), 4.096 V (ADR292) და 5 V (ADR293). ახალი ტექნოლოგიის ნაყოფი: XFET მიკროსქემის ტოპოლოგიას მნიშვნელოვანი უპირატესობა აქვს bandgap და Zener ცნობების უმეტესობასთან შედარებით. ერთიდაიგივე დენზე მუშაობისას, პიკიდან პიკამდე ხმაურის ძაბვა XFET- ის მითითებიდან 0.1 და 10 Hz სიხშირეზე ჩვეულებრივ 3-ჯერ ნაკლებია ვიდრე bandgap– ზე (იხ. შედარება REF192 და ADR291 შორის). ალტერნატიულად, bandgap მითითება უნდა მუშაობდეს ჩვეულებრივ 20-ჯერ XFET მითითების მიწოდების დენზე, რათა უზრუნველყოს ხმაურის პიკი-პიკი ეკვივალენტური შესრულება (ADR291 vs. AD 680). XFET მითითებას აქვს ძალიან ბრტყელი ან ხაზოვანი ტემპერატურის კოეფიციენტი გაფართოებული სამრეწველო ოპერაციული ტემპერატურის დიაპაზონში. საუკეთესო bandgap და Zener ძაბვის მითითებებს, როგორც წესი, აქვთ ტემპერატურის უკიდურესი ტემპერატურის არაწრფივი კოეფიციენტები. ეს არაწრფივობები ნაწილ-ნაწილ არ არის თანმიმდევრული, ამიტომ ტემპერატურის კოეფიციენტის კორექციისთვის არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას მარტივი ROM/პროგრამული უზრუნველყოფის ცხრილი. ტემპერატურის კოეფიციენტის ხაზოვანი არის ძალიან მნიშვნელოვანი სპეციფიკა DVM პროგრამებისთვის. XFET– ის კიდევ ერთი მთავარი უპირატესობა არის მისი შესანიშნავი გრძელვადიანი სტაბილურობა. მისი დრიფტი არის ერთ მეხუთეზე ნაკლები ვიდრე bandgap მითითება და შედარებულია ზენერის ცნობებთან (იხ. ცხრილი). მაგიდა 1. შედარება Zener, Bandgap და XFET References parametre ADR291 AD586 AD680 REF192 Reference topology XFET Buried Zener Bandgap Bandgap Supply Voltage (V) +3.0 +15.0 +5.0 +3.3 Voltage Output (V) 2.5 5 2.5 2.5 საწყისი სიზუსტე*(mV) ± 2 ± 2 ± 5 ± 2 ტემპერატურის კოეფიციენტი (ppm/° C)* max 8 (-25-დან +85) 2 (0-დან +70) 20 (-40-დან +85) 5 (-40-დან +85) ხმაური ძაბვა 0.1 -დან 10 ჰც -მდე (μV pp) 8 4 10 25 წყნარი დენი (µA) max, 25 ° C 12 3000 250 45 ხაზის რეგულირება (ppm/V)*, max 100 100 40 4 100 დატვირთვის რეგულირება (ppm/mA)* max 100 100 10 40 საოპერაციო ტემპერატურის დიაპაზონი (° C) -125 -დან +40 -85 -დან +40 -85 -მდე +40 -85 -დან +29 -მდე *უმაღლესი ხარისხი დაბალი მშვიდი დენის მიუხედავად, ADR5x ოჯახს შეუძლია XNUMX mA დაბალი დაცემის PNP გამომავალი ეტაპიდან; და არ არის მოთხოვნა გამოშვების კონდენსატორის გამომავალი. XFET დიზაინით თერმული ჰისტერეზი ბევრად უკეთესია ვიდრე სამაჯურები. წარმოების მოწყობილობები აჩვენებენ დაახლოებით 200 მკვ აღდგენით და არა კუმულაციურ ცვლას, როდესაც ექვემდებარებიან 100 კელვინიან თერმულ შოკს. 500-დან 1000 მკვ ცვლა შესადარებელ სამაჯურებში. საერთო შესრულების უპირატესობა, რომელსაც გთავაზობთ ADI– ს საკუთრებაში არსებული XFET არქიტექტურა პორტატულ სისტემებში, რომელიც მოითხოვს სიზუსტეს, სტაბილურობას და დაბალ ენერგიას, შეუსაბამოა არსებული bandgap ან Zener ცნობებით. განაცხადი-მიმდინარე წყარო: ADR29x სერია სასარგებლოა დაბალი სიმძლავრის, დაბალი ძაბვის ზუსტი საცნობარო პროგრამებისთვის, მათ შორის ნეგატიური მითითებებისა და "გაძლიერებული" სიზუსტის მარეგულირებლებისთვის გარე დაბალი ჩუმი წყნარი რკინიგზა-სარკინიგზო გამაძლიერებლების გამოყენებით კელვინის უკუკავშირის კავშირებით. დაბალი და უგრძნობი წყნარი დენი (დაახლოებით 12 ± 2 µA ტემპერატურაზე მეტი) საშუალებას აძლევს ADR29x ოჯახის წევრებს ემსახურებოდეს როგორც ზუსტი დენის წყაროს, რომელიც მოქმედებს დაბალი მიწოდების ძაბვისგან. სურათი 2 გვიჩვენებს ძირითადი კავშირი მცურავი დენის წყაროს დასაბუთებული დატვირთვით. ზუსტი რეგულირებადი გამომავალი ძაბვა იწვევს დენის (VOUT/RSET), რომელიც გადის RSET– ში, რაც არის ფიქსირებული და რეგულირებადი გარე წინააღმდეგობის ჯამი. ეს დენი, <5 mA, ამატებს წყნარ დენს, რათა შეიქმნას დატვირთვის დენი RL- ით. ამრიგად, პროგნოზირებადი დენები 12 μA– დან 5 mA– მდე შეიძლება იყოს დაპროგრამებული, რომ გაიაროს დატვირთვა. ფიგურა 2.

დატოვე შეტყობინება 

შეტყობინება სია