всё о микросхемах / Микросхемы для АЦП и мультимедиа

3.Любая система, использующая источник опорного напряжен ия со стандартным расположением выводов, может быть модернизирована простой заменой его на AD586.

4.AD586 имеет очень низкий уровень выходных шумов, как правило 4 мкВ (п–п). Предусмотрен специальный вывод шумоподавления для дополнительной фильтрации шума при помощи внешней емкости.

5.Выпускаются модификации AD586, совместимые со стандартом MIL-STD-883. Полные спецификации – см. “Analog Devices Military Products Databook” или описание AD586/883B.

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ*

VIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 В Рассеиваемая мощность (25°С) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .500 мВт Температура при хранении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .–65°С...+150°С Температура вывода (пайка, 10 сек) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300°С Тепловое сопротивление корпуса

qJC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22°C/Âò qJÀ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110°C/Вт Выход защищен при продолжительном коротком замыкании на VIN

или землю

*При превышении или длительном воздействии этих максимальных значений ИС может быть повреждена. Не подразумевается правильная р абота ИС при этих значениях, как и при любых других значениях, превышаю щих номинальные.

СПЕЦИФИKАЦИИ KРИСТАЛЛА _______________

Тестируются на уровне кристалла для AD586JCHIPS. Эти кристаллы проверяются только при +25°С. (TA = +25°C, VIN = +15 В, если не указано иначе)

Примечания:

Обе контактные площадки VOUT должны быть подсоединены к выходу.

Примечания:

1.Подробная информация по модификациям, соответствующим стандарту MIL-STD-883 – см. “Analog Devices Military Products Databook” или описание AD586/883B.

2.N – пластмассовый корпус DIP, Q – керамический DIP, R – SOIC, CHIPS – пластина

буферирования выходного напряжения и нескольких высоко - стабильных тонкопленочных резисторов. AD586 является прецизионным монолитным источником опорного напряжения 5 В с начальным смещением не более 2.5 мВ (5 мВ для AD587). Благодаря цепям температурной компенсации температурны й коэффициент не превышает 5 ppm/°C.

Между выходом стабилитрона и неинвертирующим входом усилителя включен резистор компенсации смещения. K выводу NR (шумоподавление) может быть подключен конденсатор, в результате чего образуется фильтр НЧ, что значительно снижает уровень шумов стабилитрона.

ПРИМЕНЕНИЕ AD586________________________

AD586 может быть без каких–либо затруднений использован практически во всех схемах, требующих прецизионного опор ного

напряжения. Kогда на вывод 2 подается напряжение, а вывод 4 заземлен, на выводе 6 возникает выходное напряжение 5 В. Не требуется никаких дополнительных внешних компонентов; желаемая степень абсолютной точности достигается прост о выбором соответствующей модификации ИС. Потребляемый AD586 ток покоя от источника +12 В или +15 В не превышает 3 мА (4 мА от источника +15 В для AD587).

Может оказаться необходимой точная внешняя подстройка выходного напряжения до значения, в точности 5.000 В (калибруется по главному опорному уровню системы). Для системной калибровки может также потребоваться опорное напряжение, несколько отличное от 5.000 В, например, 5.12 В (что связано с двоичными кодами). В обоих случаях при помощи схе мы подстройки, изображенной на Ðèñ. 2, можно при необходимости сместить выходное напряжение до 300 мВ от исходного значени я при минимальном влиянии на другие характеристики ИС.

Рис.2. Схема точной подстройки.

ШУМОВЫЕ ХАРАKТЕРИСТИKИ И ШУМОПОДАВЛЕНИЕ

Шум, генерируемый AD586, как правило не превышает 4 мкВ (п–п) в полосе частот 0.1 Гц...10 Гц. В полосе 1 МГц шум примерно равен 200 мкВ (п–п). Главным источником этого шума является стабилитрон, который дает примерно 100 нВ/ЦГц. Шумовой вклад выходного ОУ пренебрежимо мал. На Ðèñ. 3 показан шум типичного AD586 в полосе частот 0.1 Гц ... 10 Гц. Шумовые измерения выполнены с использованием полосового фильтра, состоящего из 1-полюсного фильтра ВЧ с граничной частотой 0.1 Гц и 2-полюсного фильтра НЧ с граничной частотой 12.6 Гц, что в сумме дает фильтр с шириной полосы пропускания 9.922 Гц.

Рис.3. Осциллограмма шумов в диапазоне частот 0,1...10 Гц.

1 ìÂ/äåë

11мкВмВ

Если уровень шумов должен быть еще ниже, можно включить внешний конденсатор между выводом NR и землей, как показано на Ðèñ. 2. Этот конденсатор, вместе с сопротивлением RS 4 кОм и сопротивлениями стабилитрона, образует НЧ фильтр на выходе стабилитрона. Для конденсатора 1 мкФ точка –3 дБ будет расположена на частоте 12 Гц (40 Гц для AD587), в результате

высокочастотный шум (до 1 МГц) будет ослаблен до примерно 160 мкВ (п–п). На Ðèñ. 4 показан типовой шум AD586 в полосе до 1 МГц как с подключенным конденсатором 1 мкФ, так и без него.

Рис.4. Влияние конденсатора CN = 1 мкФ, подключаемого к выводу шумоподавления (NR) на широкополосный шум

200 ìêÂ/äåë.

200 ìÂ/äåë

CN=1ìêÔ

отсутствие CN

ВРЕМЯ ВKЛЮЧЕНИЯ_____________________________

Время установления после включения определяется как вре мя, необходимое для того, чтобы выходное напряжение достигло своего конечного значения с номинальной точностью после подачи питания (“холодный” старт). Kак правило, при рассмотрении э того времени учитываются две компоненты: время установления электрических переходных процессов и время установлени я теплового равновесия на кристалле. На Ðèñ. 5 показаны характеристики включения AD586. Kак видно из осциллограммы, время установления до точности 0.01% составляет примерно 60 мкс. Отметим отсутствие каких-либо тепловых дрейфов на Ðèñ.5b, на котором горизонтальная шкала сжата (скорость развертки 1 мс/дел).

Рис.5а. Характеристика включения

10 Â/äåë è 1 ìÂ/äåë

10V 1mV

VIN

VOUT

20µS

Рис.5b. Иллюстрация отсутствия тепловых процессов при

10 Â/äåë è 5 Â/äåë

VIN

VOUT

Время включения значительно изменяется когда используется внешний конденсатор для ослабления шумов. Kогда этот конденсатор подключен, он действует как дополнительная н агрузка для внутреннего источника тока – стабилитрона, в результате чего время включения увеличивается. Для конденсатора 1 мкФ вре мя включения примерно равно 400 мс до точности 0.01% (см. Ðèñ. 5c).

Рис . 5с. Характеристика включения с шумоподавляющим конденсатором CN = 1 ìêÔ

10 Â/äåë è 1 ìÂ/äåë

VIN

VOUT

ДИНАМИЧЕСKИЕ ХАРАKТЕРИСТИKИ_____________

Выходной буферный усилитель AD586 обеспечивает лучшую статическую и динамическую стабилизацию выходного напр яжения при изменениях нагрузки по сравнению с другими источника ми, не имеющими такого выходного буфера.

Многие АЦП и ЦАП представляют собой динамические токовые нагрузки на источник опорного напряжения, и низкие динами ческие характеристики источника могут привести к ухудшению характеристик преобразователя.

Осциллограммы Ðèñ. 6 показывают характеристики выходного усилителя AD586 при подключении динамической нагрузки 0...10 мА.

Рис.6а. Схема тестирования AD586 с динамической

Рис.6b. Переходные процессы на выходе (в крупном масштабе по вертикали)

5 Â/äåë è 50 ìÂ/äåë

VL

VOUT

Рис.6c. Тот же переходной процесс в более подробном масштабе по вертикали и менее подробном по горизонтали

5 Â/äåë è 1 ìÂ/äåë

VL

VOUT

В некоторых случаях динамическая нагрузка может быть по с воей природе как резистивной, так и емкостной, или же нагрузка м ожет быть подключена к AD586 через длинный кабель с большой емкостью.

Íà Ðèñ. 7 приведена переходная характеристика выходного усилителя при работе на динамическую (0 мА...10 мА) емкостную нагрузку 1000 пФ.

Рис.7а. Схема измерения переходных характеристик AD586 при запитывании динамической емкостной нагрузки

Рис.7b. Переходные процессы на выходе AD586 с емкостной нагрузкой

5 Â/äåë è 200 ìÂ/äåë

СТАБИЛЬНОСТЬ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ НАГРУЗKИ ____________________

AD586 имеет высокую стабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки. Kак видно из Ðèñ. 8, при изменении тока нагрузки на несколько мА выходное напряжение меняется ли шь на несколько десятков мкВ. Стабильность выходного напряжен ия несколько выше в том случае, когда AD586 является источником тока, по сравнению со случаем, когда AD586 является приемником тока.

AD586 предназначен для схем, требующих прецизионного опорног о напряжения, в которых большое значение имеет также температурная стабильность. Всестороннее лабораторное температурное тестирование гарантирует сохранение высо кой точности AD586 во всем температурном диапазоне.

Что касается определения и спецификаций ошибки опорного напряжения в некотором температурном диапазоне, то здесь есть некоторая путаница. Исторически источники опорного напр яжения характеризовались максимальным изменением напряжения п ри изменении температуры на 1°С; т.е. значением ppm/C (0.0001%/C).

Однако вследствие нелинейностей температурных характер истик, которые имели место в стандартных источниках на основе стабилитронов (характеристики S-типа) большинство производителей начали указывать в спецификациях источн иков максимальный интервал ошибки. При таком подходе выходное напряжение измеряется при трех или более различных температурах, на основании чего определяется интервал ош ибки выходного напряжения.

На графике Ðèñ. 9 приведен типичный температурный дрейф выходного напряжения AD586L, а также проиллюстрирована методика измерений. Прямоугольник на графике Ðèñ. 9 ограничен по бокам крайними значениями рабочего диапазона темпера тур, а сверху и снизу – максимальным и минимальным выходными напряжениями, измеренными в рабочем диапазоне температу р. Наклон диагонали, проведенной из нижнего левого к верхнем у правому углу прямоугольника, определяет температурные характеристики ИС.

Kаждая ИС моделей AD586JQ, AD586KQ и AD586LQ (AD587J, K, L) тестируется при 0°С, +25°С и при +70°С. Kаждая ИС моделей AD586SQ и AD586TQ (AD587S, T, U) тестируется при –55°С, +25°С и при +125°С. Такой метод гарантирует, что изменения выходного напряжения, обусловленные изменениями температуры, не бу дут выходить за пределы прямоугольника, наклон диагонали кот орого равен указанному в спецификациях максимальному дрейфу. Положение прямоугольника по вертикали будет меняться от одной ИС к другой, так как начальная ошибка и форма кривой различ ны. Максимальные высоты прямоугольника для различных модификаций ИС и соответствующих температурных диапазо нов приведены в таблице Ðèñ. 10. Для измерения этих дрейфов необходима как высокая точность измерительной системы, т ак и ее высокая теммпературная стабильность. Измерение температурного дрейфа AD586 даст кривую, аналогичную изображенной на Ðèñ. 9, но конкретные значения выходного

Ðèñ.10. Максимальное изменение выходного

напряжения, мВ

ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ОПОРНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ______

При помощи AD586 можно получить опорное напряжение –5.000 В, как показано на схеме Ðèñ. 11. На VIN подается напряжение питания не ниже +6 В (+3.5 В для AD587), выход AD586 заземляется, а вывод заземления AD586 подключается через резистор RS к линии питания –15 В. Выходное напряжение –5 В снимается теперь с вывода 4 – земля, а не с вывода VOUT. Нагрузка и сопротивление резистора RS должны быть подобраны таким образом, чтобы суммарный ток через AD586 был в пределах 2.5 мА...10 мА. Температурные характеристики и долговременная стабильно сть ИС будут в основном такими же, как и в стандартной схеме с выхо дным напряжением +5 В.

Рис.11. Схема, в которой AD586 используется для получения отрицательного опорного напряжения –5 В

AD586

6

VOUT

GND

IL

4 –5 Â

RS

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ AD586 С АЦП И ЦАП __________

AD586 является идеальным источником опорного напряжения для целого ряда 8-, 12-, 14- и 16-разрядных АЦП и ЦАП. Далее приводятся некоторые примеры.

ANALOG DEVICES

AD587

ПРЕЦИЗИОННЫЙ ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ 5/10 В

ОСОБЕННОСТИ

ωВысокая точность, достигаемая при помощи лазерной подгонки: 5.000 В ± 2.0 мВ (модификация M)

10.000 В ±5 мВ - (модификации L и U)

ωКалиброванный температурный коэффициент:

2 ppm/°C (макс.), в диапазоне 0°С...+70°С (модификация M)

10 ppm/°C (макс.), в диапазоне –55°С...+125°С (модификация T) 5 ppm/°C (макс.) (модификации L и U)

ωВозможность снижения уровня шума

ωМалый ток потребления: 4 мА (макс.)

ωВозможность подстройки выходного напряжения

ωВыпускаются модификации, совместимые со стандартом MIL-STD-883

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

AD586 представляет собой новый уровень технологий в области монолитных источников опорного напряжения. В AD586 используется стабилитрон с углубленным переходом с ионной имплантацией, а также используется лазерная калибровка высоко–стабильных тонкопленочных резисторов, что позво лило добиться высокого качества при низкой стоимости.

AD586 имеет намного лучшие характеристики по сравнению с большинством других источников опорного напряжения 5 В. Так как в AD586 использовано стандартное расположение выводов, то многие схемы могут быть без каких-либо затруднений модернизированы путем замены источника на AD586. Использование в схеме источника опорного напряжения стабилитрона с углубленным переходом позволяет снизить шум и дрейф по сравнению с источниками, основанными на использовании ширины запрещенной зоны. AD586 имеет специальный вывод (NR на схемах), предназначенный для снижения уровня шумов.

AD586 рекомендуется в качестве источника опорного напряжени я для 8-, 10-, 12-, 14или 16-разрядных ЦАП, которые требуют внешнего прецизионного опорного напряжения. AD586 также идеально подходит для АЦП с последовательным приближени ем и для интегрирующих АЦП с точностью до 14 разрядов, и в общем случае AD586 имеет лучшие характеристики по сравнению со стандартными внутренними источниками опорного напряжен ия, расположенными на кристаллах этих ИС.

Спецификации модификаций AD586J, K, L и M указаны для температурного диапазона 0°С...+70°С, а спецификации AD586S и AD586T заданы для температур –55°С...+125°С. Все модификации, кроме AD586M, выпускаются в 8-выводных керамических корпусах типа DIP. Модификации AD586J, K, L и M выпускаются также в 8–выводных пластмассовых корпусах типа DIP. AD586J и AD586K выпускаются также и в 8-выводных малогабаритных пластмасс овых корпусах для поверхностного монтажа типа SO.

Спецификации модификаций AD587J, K и L указаны для температурного диапазона 0°С...+70°С, а спецификации AD587S, T и U заданы для температур –55°С...+125°С. Все модификации выпускаются в 8-выводных керамических корпусах типа DIP.

Публикуется с разрешения фирмы Analog Devices

ЦОКОЛЕВКА КОРПУСОВ

Модификации AD587J, K и L выпускаются также в 8-выводных пластмассовых корпусах типа DIP. AD587J и AD587K выпускаются также и в 8-выводных малогабаритных пластмассовых корпуса х для поверхностного монтажа типа SO (SOIC).

РЕЗЮМЕ

1. Лазерная калибровка как начальной точности, так и температурных коэффициентов, позволяет иметь крайне мал ые ошибки во всем рабочем диапазоне температур без 4 использования каких–дибо дополнительных внешних компонент. Для AD586M максимальное отклонение выходного напряжения от значения 5.000 В при температурах от 0°С до

+70°С составляет ±2.45 мВ, а для AD586T гарантируется максимальная суммарная погрешность ±7.5 мВ в диапазоне температур –55°С...+125°С. Для AD587L максимальное отклонение выходного напряжения от значения 10.000 В при температурах от 0°С до +70°С составляет ±8.5 мВ, а для AD587U гарантируется максимальная суммарная погрешность ±14 мВ в диапазоне температур –55°С...+125°С.

2. Для схем, требующих еще более высокой точности, предусмотрен дополнительный вывод точной подстройки выходного напряжения.

3.Любая система, использующая источник опорного напряжен ия со стандартным расположением выводов, может быть модернизирована простой заменой его на AD586.