всё о микросхемах / Микросхемы для АЦП и мультимедиа

ШУМОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Шум, генерируемый AD680, как правило не превышает 8 мкВ (п–п) в полосе 0.1 Гц...10 Гц. На Ðèñ.1 показана типовая осциллограмма шума AD680 в полосе 0.1 Гц ... 10 Гц. Измерение проводилось с полосовым фильтром, составленным из однополюсного фильтра ВЧ с граничной частотой 0.1 Гц и двухполюсного фильтра НЧ с граничной частотой 12.6 Гц, что в сумме дает полосовой фильтр с шириной полосы пропускания 9.922 Гц.

Шум в полосе частот 300 кГц примерно равен 800 мкВ (п–п). На Ðèñ.2 показана типовая осциллограмма широкополосного шума AD680.

Рис.1. Напряжение шума в полосе частот 0.1 Гц ... 10 Гц

Рис.2. Широкополосный шум на частоте 300 кГц

ВРЕМЯ ВКЛЮЧЕНИЯ

Время установления при включении определяется как время от момента подачи питания (“холодное” включение) до того мом ента, когда выходное напряжение достигнет (с нормируемой точность ю) своего номинального значения. При этом как правило учитыв аются две компоненты: время, за которое затухают переходные про цессы в схеме, и время достижения теплового равновесия на крист алле ИС. Как видно из Ðèñ.3, время установления AD680 (до ±0.025% от окончательного значения) после включения примерно равно 20 мкс.

Рис.3. Осциллограмма установления выходного напряжения после включения

Благодаря компактной кострукции AD680, тепловое равновесие достигается достаточно быстро. После электрического установления AD680 выходное напряжение линейно приближаетс я к своему окончательному значению; спустя 25 мс выходное напряжение, как правило, лежит в пределах ±0.01% от своего номинального значения.

ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Конструкция выходного каскада усилителя обеспечивает б олее высокую стабильность выходного напряжения AD680 при статических и динамических изменениях нагрузки по сравн ению с другими источниками, выполненными по “неполной” схеме.

Осциллограммы Ðèñ.4 иллюстрируют характеристики выходного усилителя AD680 на примере динамической нагрузки 0…10 мА. Если через выход AD680 должны будут протекать переходные ток и, то переходные процессы будут более длительными.

В некоторых случаях динамическая нагрузка может быть по с воему характеру как резистивной, так и емкостной, или же нагрузк а может

Рис.4a. Схема испытания AD680 с динамической нагрузкой

+VIN

Рис.4b, c. Переходные процессы на выходе AD680,

быть подсоединена к AD680 через длинную линию со значительно й емкостью. На Ðèñ.5 приведены осциллограммы переходных процессов в случае динамической нагрузки 1000 пФ, при токе нагрузки 0…10 мА.

Рис.5а. Схема испытания AD680 с емкостной динамической нагрузкой

+VIN

Рис.5b. Переходная характеристика для емкостной динамической нагрузки

VL

VOUT

СТАБИЛЬНОСТЬ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ИЗМЕНЕНИЯХ НАГРУЗКИ

Рис.6. Типовое изменение выходного напряжения AD680 при изменении тока нагрузки.

VL

VOUT

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

AD680 предназначен для использования в качестве источника опорного напряжения в тех случаях, когда важна температурная стабильность. Значительный объем температурного тестирования позволяет гарантировать сохранение характеристик AD680 в номинальном температурном диапазоне.

Существуют разные подходы к определению и спецификации погрешности опорного напряжения в некотором температур ном диапазоне. Исторически источники опорного напряжения характеризовались максимальным изменением напряжения п ри изменении температуры на 1°С; т.е. значением ppm/°С (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, чтобы определить интервал погрешности вых одного напряжения.

Íà Ðèñ.7 приведен график типичного температурного дрейфа выходного напряжения AD680, а также проиллюстрирована методика измерений. Прямоугольник на Ðèñ.7 ограничен по бокам крайними значениями рабочего диапазона температур, а све рху и снизу – максимальным и минимальным выходными напряжения ми, измеренными в рабочем диапазоне температур. Наклон диаго нали, проведенной из нижнего левого к верхнему правому углу прямоугольника, определяет температурные характеристик и ИС.

 Òàáë.I приведены значения максимальной высоты прямоугольника для различных модификаций AD680 и для соответствующих температурных диапазонов. Чтобы получить эти значения, измерительная система должна иметь высокую точ ность и высокую температурную стабильность. Измерение температурных характеристик AD680 даст кривую, аналогичную приведенной на Ðèñ.7, хотя конкретные значения могут меняться в зависимости от используемых измерительных приборов.

Таблица I. Максимальное изменение выходного напряжения

ВЫХОД ИНДИКАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Модификации AD680, выполненные в 8 –выводных корпусах, имеют выход индикации температуры (TEMP, вывод 3). Напряжение на выходе TEMP линейно зависит от температуры. VTEMP = 596 мВ при +25°С, и его температурный коэффициент равен 2 мВ/°C. На Ðèñ.8 приведена зависимость выходного напряжения на выходе TEMP о т температуры.

Рис.8. Зависимость напряжения на выходе TEMP от температуры

VTEMP, ìÂ

760

720

680

640

600

560

520

480

440

–50 –30 –20 0 10 30 50 70 90

Выходное сопротивление выхода TEMP равно 12 кОм, и через него может проходить в том или другом направлении ток до 5 мкА, н е мешая работе схемы. Это позволяет буферировать выход TEMP любым ОУ из большого числа недорогих операционных усилителей, токи смещения которых не превышают этого значения.

МАЛОПОТРЕБЛЯЮЩИЙ ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ АЦП И ЦАП , РАБОТАЮЩИЙ ОТ +5 В

AD680 имеет ряд особенностей, благодаря которым он идеально подходит для использования с АЦП и ЦАП. Низкое напряжение питания, которое требуется для AD680, позволяет использовать AD680 с современными АЦП и ЦАП, работающими от питания 5 В, при этом не будет необходимости в дополнительном более высоком напряжении питания для источника опорного напря жения. Малый ток покоя (195 мкА) в сочетании с полнотой схемы и с высокой точностью AD680 делают этот источник идеальным вариантом для маломощных схем, таких как переносные прибо ры с питанием от батареек.

Одним из таких АЦП, с которым хорошо сочетается AD680, является AD7701. Схема Ðèñ.9à показывает использование AD680 в качестве источника опорного напряжения для этого АЦП. AD7701 – это 16–разрядный АЦП со схемами цифровой фильтрации, предназначенный для измерения низкочастотных сигналов с большим динамическим диапазоном, таких как сигналы, характеризующие химические, физические или биологическ ие процессы. AD7701 состоит из собственно сигма–дельта АЦП с зарядовым уравновешиванием, микроконтроллера калибровк и с расположенным на кристалле статическим ОЗУ, тактового генератора и последовательного порта для обмена данными .

Питание всей этой схемы осуществляется от источников ±5 В . AD7701 потребляет примерно 25 мВт, что в сумме с энергопотреблением AD680 (1 мВт) дает общее энергопотребление всей этой схемы 26 мВт.

На схеме Ðèñ.9b AD680 подключен к быстрому 8 –разрядному АЦП AD773. Показанный на схеме НЧ –фильтр снижает широкополосный шум AD680.

Высокоимпедансный вход опорного напряжения AD773 может быть непосредственно подсоединен к выходу AD680. В отличие от параллельных АЦП, в которых вход опорного напряжения запитывает резистивную цепочку (что создает ряд опорных

напряжений), высокоимпедансный вход AD773 может быть запитан от одного недорогого маломощного источника опорного напряжения. Высокий импеданс входа позволяет подавать опорное напряжение на несколько AD773 от одного AD680, что снижает ошибки дрейфа.

Рис.9а. Использование AD680 в качестве источника опорого напряжения для 16–разрядного АЦП AD7701

Аналоговое

питание + 5 В

0.1 ìêÔ+ 10 ìêÔ

2SLEEP

Рис.9b. Использование AD680 с АЦП AD773

VIN

Íà Ðèñ.10 приведена схема дифференциального датчика температуры, который может использоваться для измерения изменений температуры в месте расположения AD680. Эта схема работает от питания +5 В. Напряжение на выходе TEMP AD680, зависящее от температуры, усиливается в 5 раз, что дает боль ший выходной диапазон, а также увеличивает нагрузочную спосо бность. Точный коэффициент усиления, равный 5, можно получить путем регулировки подстроечного резистора до тех пор, пока температурный коэффициент выходного напряжения не стан ет равным 10 мВ/°C. Чтобы снизить изменения сопротивлений резисторов при изменениях температуры, следует использо вать резисторы с малым температурным коэффициентом, например , металло – пленочного типа.

ANALOG DEVICES

AD780

ПРЕЦИЗИОННЫЙ ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ 2.5/3 В

ОСОБЕННОСТИ

ωВыходное напряжение (2.5 В или 3.0 В) задается коммутацией управляющего входа

ωKрайне малый температурный дрейф выходного напряжения 3 ppm/°C (макс.)

ωВысокая точность 2.5 В или 3.0 В ± 1 мВ (макс.)

ωНизкий уровень шумов 100 нВ/ÖÃö

ωМалый ток потребления 1 мА (макс.)

ωВозможность подстройки выходного напряжения

ωСовместимость по выводам с существующими источниками оп орного напряжения

ωПоследовательный и параллельный режимы (выходное напряж ение ±2.5 В, ±3.0 В)

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

AD780 – это прецизионный источник опорного напряжения 2.5 В или 3.0 В, использующий эффект ширины запрещенной зоны, и работающий при входных напряжениях от 4.0 В до 36 В. Малая начальная погрешность и малый температурный дрейф в соче тании

ñнизким уровнем шумов на выходе и способностью запитыват ь нагрузку со сколь угодно большой емкостью делают AD780 идеально подходящим для модернизации прецизионных АЦП и ЦАП

ñцелью повышения их точности, а также для использования в любых схемах, требующих точного опорного напряжения. Уникальные схемные решения позволяют получать стабилизированное выходное напряжение 3.0 В при входном напряжении всего лишь 5.0 В ± 10%, что позволяет на 20% увеличить динамический диапазон АЦП по сравнению со случ аем, когда АЦП используется с существующими источниками опорного напряжения 2.5 В.

AD780 может служить как источником, так и приемником тока до 10 мА и может включаться в последовательном или в параллель ном

ЦОКОЛЕВКА КОРПУСОВ