Для нормальной работы АЦП МК необходим источник опорного напряжения (ИОН). Если использовать внутренний ИОН, то могут возникнуть проблемы с его низкой температурной стабильностью и большим технологическим разбросом номинального напряжения. Для точных измерений (в том числе с нестандартными опорными напряжениями) практикуют подключение внешнего ИОН к выво-ду KREF МК. Состоять он может из дискретных элементов (Рис. 4.7, а...и) или из интегральных микросхем (Рис. 4.8, а...к).
Рис. 4.7. Схемы подключения внешних ИОН на дискретных элементах {начало):
а) МК(1) использует для своих измерений внутренний ИОН. Его выходное напряжение KRRF является внешним ИОН по отношению к МК(2). Достоинство — синхронизация измерений;
б) VD1 — это прецизионный стабилитрон «Shunt Voltage Reference» (фирма Analog Devices) с точностью поддержания выходного напряжения ±0.1%. Фильтр R2, C1 снижает ВЧ-помехи. При переходе на повышенное питание +5 В необходимо заменить резистор R1 (2.94 кОм). Для снижения потребляемого тока можно увеличить сопротивление резистора R1 до 34.8...41.2 кОм;
в) VD1 — это широкодиапазонный стабилитрон «Adjustable Voltage Reference» фирмы National Semiconductor. Резистор RI задаёт ток через VDI в пределах 0.01...20 мА. Если вместо LM385-2.5 поставить LM4040-4.1 и увеличить резистор до 10 кОм, то KREF станет равным +4.096 В;
г) регулируемый ИОН с плавной юстировкой напряжения многооборотным резистором R3
д) VD1 — это трёх вы вод ной стабилитрон «Programmable Shunt Regulator» (серия «431»). Двухполюсное включение VD1 определяет опорное напряжение +2.5 В (или +1.25 В в серии «1431»);
е) опорное напряжение +4.9 В поступает с выходной линии МК. Такое включение полезно при тестах (НИЗКИЙ/ВЫСОКИЙ уровень) и для удобства разводки печатной платы;
Рис. 4.7. Схемы подключения внешних ИОН на дискретных элементах (окончание):
ж) регулируемый ИОН на основе трёхвыводного стабилитрона VD1 серии «431». Опорное напряжение определяется по формуле KREF[B] = 2.5-(1 + Я,[кОм]/Я2[кОм]);
з) напряжение KREF близко к напряжению питания. Из особенностей — двухступенчатая фильтрация помех при помощи элементов L1, C1 и RI, С2, СЗ;
и) на вход VREF подаётся опорное напряжение, которое чуть больше напряжения питания Усс МК. Это обеспечивает широкий динамический диапазон измерений, но надо следить, чтобы разница между КЕРи Усс не превышала 0.2 В. Если поставить стабилитрон VDI LM4040DIZ-5.0, то опорное напряжение уменьшится до +5.0 В, а точность установки улучшится с 5 до 1 %.
Рис. 4.8. Схемы подключения внешних ИОН на микросхемах (начало):
а) использование низковольтного стабилизатора напряжения DA1 в качестве ИОН;
б) точность установки опорного напряжения составляет 2.4% (5.00 В ± 120 мВ). Замена стабилизатора DAI — 78L05. Конденсаторы C1 и С2 необходимо располагать возле выводов DA /;
в) точность установки опорного напряжения DA 1 составляет 0.05% (5.00 В ± 2.5 мВ), температурная стабильность 5 ррт/°С (25 мкВ на один градус);
г) двухступенчатый стабилизатор (VDI, DAI). Точность установки опорного напряжения DAI (фирма Intersil) составляет 0.01% (5.00 В ± 0.5 мВ), температурная стабильность 5 ррш/°С;
Рис. 4.8. Схемы подключения к МК внешних ИОН на микросхемах (окончание):
д) плавно регулируемый ИОН в пределах 0...+3 В. Замена стабилизатора DA1 аналогичным, нос другим выходным напряжением (+2.5...+5 В), задаёт верхний предел регулирования;
е) повышенная стабильность ИОН благодаря генератору тока на микросхеме DA1. Ток через трёхвыводной стабилитрон VDI (1...8 мА) определяется по формуле /[мА] = 1.25 /[кОм];
ж) программно регулируемый ИОН 0...+5 В на микросхеме DA1 фирмы Microchip. Функционально это дискретный 6-битный переменный резистор с крайними выводами «А», «В» и средним выводом «W». Сопротивление от 2.1 до 50 кОм. Буферным повторителем служит ОУ DA2;
з) оперативная смена двух напряжений. Высокоточный ИОН на микросхеме DA1 (фирма Analog Devices) выдаёт напряжение +2.5 или +3 В в зависимости от положения перемычки SL Фильтр LI, CI снижает помехи по питанию;
и) вывод KREF МК соединяется с линией питания, которая и служит внешним ИОН. Напряжение питания регулируется резистором R3. Значение +5.12 В выбрано не случайно. Это сделано для того, чтобы при 10-битном АЦП МК цена одного деления составляла ровно 5 мВ;
к) регулируемый ИОН с повышенной нагрузочной способностью на основе повторителя DA1. Выходное напряжение +2.5 В может использоваться для средней точки других ОУ.
Внимание!!! Доставка ВСЕХ приборов, которые приведены на сайте, происходит по ВСЕЙ территории следующих стран: Российская Федерация, Украина, Республика Беларусь, Республика Казахстан и другие страны СНГ.
По России существует налаженная система поставки в такие города: Москва, Санкт-Петербург, Сургут, Нижневартовск, Омск, Пермь, Уфа, Норильск, Челябинск, Новокузнецк, Череповец, Альметьевск, Волгоград, Липецк Магнитогорск, Тольятти, Когалым, Кстово, Новый Уренгой, Нижнекамск, Нефтеюганск, Нижний Тагил, Ханты-Мансийск, Екатеринбург, Самара, Калининград, Надым, Ноябрьск, Выкса, Нижний Новгород, Калуга, Новосибирск, Ростов-на-Дону, Верхняя Пышма, Красноярск, Казань, Набережные Челны, Мурманск, Всеволожск, Ярославль, Кемерово, Рязань, Саратов, Тула, Усинск, Оренбург, Новотроицк, Краснодар, Ульяновск, Ижевск, Иркутск, Тюмень, Воронеж, Чебоксары, Нефтекамск, Великий Новгород, Тверь, Астрахань, Новомосковск, Томск, Прокопьевск, Пенза, Урай, Первоуральск, Белгород, Курск, Таганрог, Владимир, Нефтегорск, Киров, Брянск, Смоленск, Саранск, Улан-Удэ, Владивосток, Воркута, Подольск, Красногорск, Новоуральск, Новороссийск, Хабаровск, Железногорск, Кострома, Зеленогорск, Тамбов, Ставрополь, Светогорск, Жигулевск, Архангельск и другие города Российской Федерации.
По Украине существует налаженная система поставки в такие города: Киев, Харьков, Днепр (Днепропетровск), Одесса, Донецк, Львов, Запорожье, Николаев, Луганск, Винница, Симферополь, Херсон, Полтава, Чернигов, Черкассы, Сумы, Житомир, Кировоград, Хмельницкий, Ровно, Черновцы, Тернополь, Ивано-Франковск, Луцк, Ужгород и другие города Украины.
По Белоруссии существует налаженная система поставки в такие города: Минск, Витебск, Могилев, Гомель, Мозырь, Брест, Лида, Пинск, Орша, Полоцк, Гродно, Жодино, Молодечно и другие города Республики Беларусь.
По Казахстану существует налаженная система поставки в такие города: Астана, Алматы, Экибастуз, Павлодар, Актобе, Караганда, Уральск, Актау, Атырау, Аркалык, Балхаш, Жезказган, Кокшетау, Костанай, Тараз, Шымкент, Кызылорда, Лисаковск, Шахтинск, Петропавловск, Ридер, Рудный, Семей, Талдыкорган, Темиртау, Усть-Каменогорск и другие города Республики Казахстан.
Производитель ТМ «Инфракар» - это изготовитель многофункциональных приборов таких, как газоанализатор и дымомер.
При отсутствии на сайте в техническом описании необходимой Вам информации о приборе Вы всегда можете обратиться к нам за помощью. Наши квалифицированные менеджеры уточнят для Вас технические характеристики на прибор из его технической документации: инструкция по эксплуатации, паспорт, формуляр, руководство по эксплуатации, схемы. При необходимости мы сделаем фотографии интересующего вас прибора, стенда или устройства.
Вы можете оставить отзывы на приобретенный у нас прибор, измеритель, устройство, индикатор или изделие. Ваш отзыв при Вашем согласии будет опубликован на сайте без указания контактной информации.
Описание на приборы взято с технической документации или с технической литературы. Большинство фото изделий сделаны непосредственно нашими специалистами перед отгрузкой товара. В описании устройства предоставлены основные технические характеристики приборов: номинал, диапазон измерения, класс точности, шкала, напряжение питания, габариты (размер), вес. Если на сайте Вы увидели несоответствие названия прибора (модель) техническим характеристикам, фото или прикрепленным документам - сообщите об этом нам - Вы получите полезный подарок вместе с покупаемым прибором.
При потребности, уточнить общий вес и габариты или размер отдельной части измерителя Вы можете в нашем сервисном центре. При потребности наши инженеры помогут подобрать полный аналог или наиболее подходящую замену на интересующий вас прибор. Все аналоги и замена будут протестированы в одной с наших лабораторий на полное соответствие Вашим требованиям.
Наше предприятие осуществляет ремонт и сервисное обслуживание измерительной техники более чем 75 разных заводов производителей бывшего СССР и СНГ. Также мы осуществляем такие метрологические процедуры: калибровка, тарирование, градуирование, испытание средств измерительной техники.
Осуществляется поставка приборов в такие страны: Азербайджан (Баку), Армения (Ереван), Киргизстан (Бишкек), Молдавия (Кишинёв), Таджикистан (Душанбе), Туркменистан (Ашхабад), Узбекистан (Ташкент), Литва (Вильнюс), Латвия (Рига), Эстония (Таллин), Грузия (Тбилиси).
ООО «Западприбор» - это огромный выбор измерительного оборудования по лучшему соотношению цена и качество. Чтобы Вы могли купить приборы недорого, мы проводим мониторинг цен конкурентов и всегда готовы предложить более низкую цену. Мы продаем только качественные товары по самым лучшим ценам. На нашем сайте Вы можете дешево купить как последние новинки, так и проверенные временем приборы от лучших производителей.
На сайте постоянно действует акция «Куплю по лучшей цене» - если на другом интернет-ресурсе у товара, представленного на нашем сайте, меньшая цена, то мы продадим Вам его еще дешевле! Покупателям также предоставляется дополнительная скидка за оставленный отзыв или фотографии применения наших товаров.
В прайс-листе указана не вся номенклатура предлагаемой продукции. Цены на товары, не вошедшие в прайс-лист можете узнать, связавшись с менеджерами. Также у наших менеджеров Вы можете получить подробную информацию о том, как дешево и выгодно купить измерительные приборы оптом и в розницу. Телефон и электронная почта для консультаций по вопросам приобретения, доставки или получения скидки приведены над описанием товара. У нас самые квалифицированные сотрудники, качественное оборудование и выгодная цена.
ООО «Западприбор» - официальный дилер заводов изготовителей измерительного оборудования. Наша цель - продажа товаров высокого качества с лучшими ценовыми предложениями и сервисом для наших клиентов. Наша компания может не только продать необходимый Вам прибор, но и предложить дополнительные услуги по его поверке, ремонту и монтажу. Чтобы у Вас остались приятные впечатления после покупки на нашем сайте, мы предусмотрели специальные гарантированные подарки к самым популярным товарам.
Завод «МЕТА» - это производитель наиболее надежных приборов для проведения техосмотра. Тормозной стенд СТМ производится именно на этом заводе.
Если Вы можете сделать ремонт устройства самостоятельно, то наши инженеры могут предоставить Вам полный комплект необходимой технической документации: электрическая схема, ТО, РЭ, ФО, ПС. Также мы располагаем обширной базой технических и метрологических документов: технические условия (ТУ), техническое задание (ТЗ), ГОСТ, отраслевой стандарт (ОСТ), методика поверки, методика аттестации, поверочная схема для более чем 3500 типов измерительной техники от производителя данного оборудования. Из сайта Вы можете скачать весь необходимый софт (программа, драйвер) необходимый для работы приобретенного устройства.
Также у нас есть библиотека нормативно-правовых документов, которые связаны с нашей сферой деятельности: закон, кодекс, постановление, указ, временное положение.
По требованию заказчика на каждый измерительный прибор предоставляется поверка или метрологическая аттестация. Наши сотрудники могут представлять Ваши интересы в таких метрологических организациях как Ростест (Росстандарт), Госстандарт, Госпотребстандарт, ЦЛИТ, ОГМетр.
Иногда клиенты могут вводить название нашей компании неправильно - например, западпрыбор, западпрылад, западпрібор, западприлад, західприбор, західпрібор, захидприбор, захидприлад, захидпрібор, захидпрыбор, захидпрылад. Правильно - западприбор.
ООО «Западприбор» является поставщиком амперметров, вольтметров, ваттметров, частотомеров, фазометров, шунтов и прочих приборов таких заводов-изготовителей измерительного оборудования, как: ПО «Электроточприбор» (М2044, М2051), г. Омск; ОАО «Приборостроительный завод «Вибратор» (М1611, Ц1611), г. Санкт-Петербург; ОАО «Краснодарский ЗИП» (Э365, Э377, Э378), ООО «ЗИП-Партнер» (Ц301, Ц302, Ц300) и ООО «ЗИП «Юримов» (М381, Ц33), г. Краснодар; ОАО«ВЗЭП» («Витебский завод электроизмерительных приборов») (Э8030, Э8021), г. Витебск; ОАО «Электроприбор» (М42300, М42301, М42303, М42304, М42305, М42306), г. Чебоксары; ОАО "Электроизмеритель" (Ц4342, Ц4352, Ц4353) г. Житомир; ПАО "Уманский завод "Мегомметр" (Ф4102, Ф4103, Ф4104, М4100), г. Умань.
Стабильность источника питания определяется практически только его опорным напряжением. Мы уже видели, что стабилитрон из-за конечного внутреннего сопротивления дает постоянное выходное напряжение только при постоянном токе, протекающем через него. Для получения постоянного тока имеется два обычных способа: использовать второй диод в качестве предварительного стабилизатора или применить транзистор в качестве источника стабильного тока. Схема предварительного стабилизатора показана на рис. 9.28, где стабилизатор на 10-вольтовом диоде играет роль стабилизированного источника для стабилизатора на диоде с опорным напряжением 5,6 В. Поэтому в последнем диоде течет почти постоянный ток, не зависящий от изменений входного напряжения.
На рис. 9.29 приведена схема Вильямса «с двойным кольцом» (ring of two), в которой изящно использованы биполярные транзисторы в качестве источников постоянного тока для стабилитронов. Напряжение на базе транзистора T Y поддерживается равным 5,6 В, поэтому его эмиттерный ток устанавливается таким, чтобы напряжение на эмиттере было 5,6 - 0,6 = 5,0 В; таким образом, эмиттерный ток транзистора Tj равен 5,0/470 А, или приблизительно 10 мА. Коллекторный ток транзистора T v примерно равный току эмиттера, течет в стабилитрон D v который, в свою очередь, определяет напряжение на базе Т г Это приводит к тому, что транзистор Т 2 обеспечивает протекание постоянного тока 10 мА через стабилитрон D r А этот стабилитрон играет роль источника опорного напряжения, которое подается на базу транзистора Т у.
У большинства стабилитронов напряжение пробоя изменяется с температурой. Диоды с напряжением пробоя менее 5 В функционируют в основном за счет туннельного эффекта и обладают отрицательным температурным коэффициентом, то есть у них напряжение пробоя уменьшается с ростом
Рис. 9.28. Источник стабильного опорного напряжения с предварительным стабилизатором.
Рис. 9.29. Схема источника эталонного напряжения «с двойным кольцом», в которой транзисторы играют роль источников стабильного тока.
температуры. При напряжениях больше 6 В в пробое доминирует лавинный эффект и температурный коэффициент при этом положителен, то есть напряжение пробоя увеличивается с ростом температуры. Возникает вопрос: что происходит между этими двумя режимами, где пробой является комбинацией этих двух механизмов? Ответ состоит в том, что могут быть созданы диоды с напряжением пробоя около 5,6 или 6,2 В, действительно имеющие очень малые температурные коэффициенты; если применить такие диоды в схемах, подобных тем, что приведены на рис. 9.28 и 9.29, то можно получить столь же стабильную э.д.с., как у эталонного элемента Вестона.
В статье рассматривается новое семейство прецизионных источников опорного напряжения (ИОН) из производственной линии Burr-BrownREF50xx . Эти ИОН выполнены по архитектуре бэндгап, но по характеристикам начального разброса, температурного дрейфа и шума способны конкурировать с другими лидирующими по уровню прецизионности архитектурами.
Источники опорного напряжения являются важной составной частью любого цифрового оборудования с функцией ввода/вывода аналоговых сигналов. Параметры этого прибора напрямую влияют на уровень рабочих характеристик конечной продукции. Возможностей встроенного в микроконтроллеры ИОН, при работе во всем рабочем диапазоне температур, хватит в лучшем случае на обеспечение 8-битной разрешающей способности. Например, чтобы обеспечить точность работы в 1/2 м.з.р. интегрируемого во многие микроконтроллеры 10-битного АЦП необходимо, чтобы диапазон изменения выходного напряжения ИОН не превышал 1,22 мВ (для ИОН на напряжение 2,5 В). В случае встроенного ИОН, который не предусматривает возможности подстройки выходного напряжения, в этот уровень должно уложиться изменение выходного напряжения, вызванное влиянием как температурного дрейфа, так и начального разброса. Таким образом, при обоснованном подходе к выбору ИОН для применений с 10-битной и более разрешающей способностью преобразования, скорее всего, возникнет потребность в применении внешнего ИОН. К дополнительным преимуществам такого выбора также относятся:
Возможность выбора ИОН с подходящим к заданным условиям применения выходным напряжением, меньшим уровнем шума, функцией аналоговой подстройки выходного напряжения, другими вспомогательными функциями и пр.;
Возможность работы не только совместно с АЦП/ЦАП, но и с внешней аналоговой схемой сопряжения;
Более высокая нагрузочная способность;
Возможность лучшей изоляции от влияния потребляемого цифровыми ИС тока.
Первый интегральный ИОН был разработан в 1969 году легендарным изобретателем и виртуозом транзисторных схем Робертом Видларом (в то время сотрудником National Semiconductor) в ходе работы над первым однокристальным 20-ваттным линейным стабилизатором напряженияLM109. Позже, в 1971 году, Видлар совместно с еще одним легендарным разработчиком Робертом Добкиным разрабатывают первый монолитный ИОНLM113. Этот ИОН получил название «бэндгап» (или ИОН на разности база-эмиттерных напряжений). Он был двухвыводным прибором и включался в схему по типу стабилитрона. Даже сейчас многие разработчики предпочитают называть ИОН этого типа программируемыми стабилитронами и обозначать их на схеме как стабилитроны, хотя правильнее их называть «ИОН параллельного (или шунтового) типа», что указывает на подключение параллельно нагрузке. Некоторые ИОН этого типа, например, TL431 компании Texas Instruments, выпускаются уже много лет и по-прежнему сохраняют свою популярность. Более совершенный, с точки зрения прецизионности, последовательный тип бэндгап ИОН был предложен Полом Брокау в конце 1970-х и выпускался компанией Analog Devices под наименованиемAD580. Он отличался 3-выводным подключением (по типу стабилизатора напряжения), позволял с помощью резистивного делителя напряжения устанавливать требуемое выходное напряжение (с использованием развивающейся в то время технологии лазерной подгонки параметров) и допускал возможность протекания выходного тока в обоих направлениях. Именно этот тип ИОН, ввиду оптимального соотношения «цена - качество» и сравнительной доступности в широком числе исполнений, со временем стал наиболее распространенным и выпускается в настоящее время множеством производителей.
Одним из лидеров в области разработки и производства бэндгап ИОН является компания Texas Instruments (TI). Одна из ее недавних разработок, серия REF50хх, стала настоящим прорывом для ИОН типа бэндгап, т.к. теперь по совокупности рабочих характеристик и степени прецизионности их можно поставить на одну ступеньку с лидирующими на данный момент архитектурами XFET компании Analog Devices и FGA компании Intersil (последняя архитектура была разработана в 2003 году компанией Xicor, год спустя вошедшей в состав Intersil; ее принцип действия идентичен ЭСППЗУ, но для хранения данных не в двоичной форме, а в аналоговой). Убедиться в этом поможет таблица 1, где представлены характеристики представителей семейства REF50xx и лучших ИОН с выходным напряжением 2,5 В, выполненных по технологиям FGA, XFET и стабилитрона со скрытым пробоем.
Таблица 1.Основные характеристики ИОН семейства REF50xx и лучших конкурирующих решений
| Семейство REF50xx |
Сравнение с лучшими конкурирующими решениями (V OUT = 2,5 В) |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| REF5020 | REF5025 | REF5030 | REF5040 | REF5045 | REF5050 | ISL21009 | ADR291 | MAX6325 | ||
| Архитектура | Бэндгап, последовательный тип | FGA | XFET |
Стабили- трон со скрытым пробоем |
||||||
| Выходное напряжение V OUT , В | 2,048 | 2,5 | 3 | 4,096 | 4,5 | 5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | |
| Начальный разброс (25°С), % | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,08 | 0,04 | |
| Макс. ТК, ppm/°C | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | |
| Макс. ток нагрузки I OUT , мА | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 7 | 5 | 15 | |
| Собственный потребляемый ток I Q , не более, мкА | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 180 | 12 | 3000 | |
| Входное напряжение V IN , В | 2,7...18 | 2,7...18 | 3,2...18 | 4,296...18 | 4,7...18 | 5,2...18 | 3,5...16,5 | 2,8...15 | 8...36 | |
| Размах напряжения шума eN (0,1...10 Гц), мкВ | 6 | 7,5 | 9 | 12 | 13,5 | 15 | 4,5 | 8 | 1,5 | |
| Корпус | 8-SOIC | 8-SOIC, 8-TSSOP | 8-DIP/SOIC | |||||||
| Рабочий температурный диапазон, °C | -40 ...125 | -40...85 | ||||||||
Знакомство с семейством REF50xx
Как следует из таблицы 1, семейство REF50xx состоит из шести ИОН, различающихся уровнем выходного напряжения. Кроме того, каждый из этих ИОН доступен в двух исполнениях: повышенной точности (характеристики представлены в таблице 1) и стандартном. Точностные характеристики стандартного исполнения примерно в два раза хуже, чем у исполнения повышенной точности.
Все виды и исполнения ИОН доступны в 8-выводных корпусах двух типов: SO и MSOP. Расположение выводов представлено на рисунке 1а.
Рис. 1.Расположение выводов и упрощенная структурная схема ИОН REF50xx
Здесь же, на рисунке 1б, показана упрощенная структурная схема ИОН REF50xx.
Основой ИОН REF50xx является элемент бэндгап на напряжение 1,2 В. Это напряжение затем буферизуется и масштабируется до требуемого выходного уровня с помощью неивертирующего усилительного каскада, выполненного на основе прецизионного операционного усилителя (ОУ). Предусмотрена возможность влияния на коэффициент передачи этого усилительного каскада через вывод TRIM. Подключение потенциометра к этому выводу позволяет корректировать выходное напряжение в пределах ±15 мВ. Еще одной дополнительной возможностью REF50xx является возможность контроля температуры кристалла через вывод TEMP. Напряжение на этом выводе зависит от температуры (выражение этой зависимости показано на рисунке 1б). Важно обратить внимание на то, что функция контроля температуры больше подходит для контроля изменений температуры, чем ее абсолютного значения, т.к. погрешность измерения достаточно велика и составляет приблизительно ±15°С . Тем не менее, данная функция вполне применима в схемах температурной компенсации аналоговых каскадов. Выход TEMP является высокоомным, поэтому при работе со сравнительно низкоомными нагрузками потребуется его буферизация с помощью ОУ, обладающего малым температурным дрейфом. Производитель рекомендует использовать для этих целей ОУOPA333, OPA335 илиOPA376.
Обзор рабочих характеристик
Начальный разброс
Величина начального разброса демонстрирует, насколько может отклониться выходное напряжение ИОН относительно номинального значения сразу после подачи питания и при комнатной температуре (25°С). Как уже упоминалось, ИОН REF50xx выпускаются в двух исполнениях с начальным разбросом 0,05% (50 ppm) и 0,1% (100 ppm). Таким образом, начальный разброс даже стандартных исполнений отвечает требованиям систем с разрешающей способностью не меньше 12 бит и погрешностью преобразования 1 м.з.р. (для диапазона преобразования 2,5 В этим условиям эквивалентна разрешающая способность 610 мкВ, а у ИОН 2,5 В ±0,01% выходное напряжение отклоняется на величину не более 250 мВ). Если же задействовать возможность подстройки выходного напряжения, то, без учета прочих ограничений (температурный дрейф, шум), разрешающая способность может быть расширена до 16 бит.
Температурный дрейф (температурный коэффициент, ТК)
Данная характеристика показывает, насколько изменится выходное напряжение при изменениях температуры. ИОН REF50xx характеризуются очень малым ТК, который составляет 3 ppm/°C у исполнений повышенной точности и 8 ppm/°C у стандартных исполнений. Значение ТК 8 ppm/°C для ИОН напряжением 2,5 В означает, что при работе в температурном диапазоне шириной 100°С (например, -25...75°С) выходное напряжение ИОН будет изменяться на величину 2,0 мВ. Из этого следует, что ТК рассматриваемых ИОН вполне достаточно для обеспечения 10-битной разрешающей способности в широком диапазоне температур с погрешностью преобразования 1/2 м.з.р., а добиться более высокого разрешения можно только в более узком диапазоне температур. Для 16-битной системы с погрешностью преобразования 1/2 м.з.р. допускается относительное изменение напряжения всего лишь на 7,6 ppm (0,00076%). Таким образом, ИОН REF50xx смогут добиться такой точности лишь в полностью статических температурных условиях (отклонение не более 1...2°С). В 14-битной системе при прочих равных условиях REF50xx уже смогут обеспечить требуемую точность при колебаниях температуры до 10°С, в 12-битной - 40°С, в 10-битной - 160°С.
Выходное напряжение любого ИОН имеет шумовую составляющую. Шум, особенно низкочастотный, может затруднить измерение напряжения с высокой разрешающей способностью и/или с высоким быстродействием. Типичные значения размаха напряжения шума в диапазоне частот 0,1...10 Гц приведены в таблице 1 (распространяются и на стандартные исполнения). Данные значения вполне адекватны требованиям систем с разрешающей способностью до 14 бит включительно и погрешностью преобразования 1/2 м.з.р.
Нестабильность по входу и нагрузке
Данные характеристики позволяют оценить, насколько изменится выходное напряжение при колебаниях входного напряжения и тока нагрузки. Нестабильность по входу у всех ИОН REF50xx составляет не более 1 ppm/В, а по нагрузке - 50 ppm/мА (во всем рабочем диапазоне температур). Нестабильность по нагрузке можно также трактовать как выходное сопротивление ИОН, т.е. 50 ppm/мА означает, что выходное сопротивление ИОН на напряжение 2,5 В равно 2,5 × 50 =125 мОм.
Максимальный выходной ток
Несмотря на то, что ИОН REF50xx допускают протекание на выходе как втекающего, так и вытекающего тока величиной до 10 мА, желательно не использовать ИОН на пределе его возможностей. При работе с токами, близкими к предельным, не исключены самонагрев кристалла ИОН и возникновение вдоль микросхемы тепловых градиентов, негативно влияющих на точность и стабильность системы. Также важно заметить, что ИОН REF50xx оснащены защитой выхода от короткого замыкания с линиями питания (ток к.з. ограничивается на уровне 25 мА), что делает их более надежными приборами.
Диапазон напряжения питания
ИОН REF50xx рассчитаны на работу в достаточно широком диапазоне напряжения питания: от 2,7 В у самых низковольтных приборов до 18 В. Однако эти характеристики не следует трактовать как возможность работы от нестабилизированного напряжения, т.к. чтобы добиться прецизионных характеристик, ИОН лучше питать с выхода линейного стабилизатора напряжения, который примет на себя решение многих проблем, связанных с фильтрацией шума, подавлением переходных процессов на входе питания и др. Нижняя граница диапазона напряжения питания определяется еще одной характеристикой - минимально-допустимым перепадом напряжения. Его величина зависит от тока нагрузки и температуры, и при наихудших условиях (10 мА, 125°С) составляет чуть более 700 мВ. Если, исходя из озвученных выше рекомендаций, обеспечить работу с током, вдвое меньшим относительно максимального (т.е. 5 мА), то величина минимального перепада напряжения будет лежать в пределах 0,3...0,4 В в диапазоне температур 25...125°С, соответственно.
Потребляемый ток
ИОН REF50xx характеризуются достаточно большим потребляемым током, если сравнивать с конкурирующими технологиями FGA и XFET, что видно из таблицы 1. Столь высокое потребление свойственно другой прецизионной архитектуре: ИОН на стабилитроне со скрытым пробоем. Таким образом, применение REF50xx ограничено в приложениях с батарейным питанием, где требуется непрерывная работа ИОН. Однако и в приложениях с периодической работой ИОН существует еще одно ограничение - время установления после подачи питания. У REF50xx оно достаточно большое: при работе с нагрузочным конденсатором 1 мкФ типичное значение времени установления равно 200 мкс. Таким образом, эти ИОН больше подходят для работы в составе стационарной прецизионной аппаратуры, для которой более низкая себестоимость продукции более важна, чем характеристики энергопотребления.
Типичные применения и схемы включения
Как уже упоминалось, ввиду достаточно большого энергопотребления, но и сравнительно небольшой стоимости, ИОН семейства REF50xx идеальны для работы в составе высокоточного стационарного оборудования с разрешающей способностью преобразования до 16 бит, в т.ч.:
Системы сбора данных;
Автоматизированное испытательное оборудование;
Устройства промышленной автоматики;
Медицинское оборудование;
Прецизионные контрольно-измерительные приборы.
Базовая схема включения, которая не предусматривает использование функций контроля температуры и подстройки выходного напряжения, показана на рисунке 2а. В этой конфигурации ИОН дополняется снаружи всего лишь двумя компонентами: блокировочный конденсатор на входе емкостью 1...10 мкФ и нагрузочный конденсатор на выходе емкостью 1...50 мкФ. Нагрузочный конденсатор должен относиться к типу «low ESR», т.е. обладать малым эквивалентным последовательным сопротивлением. При необходимости подстройки выходного напряжения, эту схему необходимо дополнить схемой на рисунке 2б. Важно понимать, что использование недорогого резистора типа «сermet» в качестве подстроечного может привести к ухудшению ТК ИОН, т.к. ТКС этого резистора превышает 100 ppm. Более предпочтительно использовать прецизионные проволочные или металло-фольговые типы подстроечных резисторов с 5%-ым допуском на сопротивление и ТКС менее 50 ppm.
Рис. 2.Схемы
включения REF50x: базовая (а), с подстройкой выходного напряжения (б)
и в составе 16-битной системы сбора данных: с однополярным (в) и
двуполярным (г) входом
На рисунке 2 в можно увидеть пример построения входного каскада одноканальной 16-битной системы сбора данных с входным диапазоном 0...4 В . Здесь входной сигнал буферизуется прецизионным ОУOPA365, включенным по схеме неинвертирующего усилителя-повторителя. Далее сигнал фильтруется RC-цепью и поступает на вход 16-битного АЦПADS8326. Измерительный диапазон задается ИОНREF5040 на напряжение 4,0 В. Благодаря поддержке ОУ полного размаха напряжения на входе и выходе (тип rail-to-rail) и малому минимальному перепаду напряжения ИОН, схема способна работать от 5-вольтового источника питания.
Еще один пример, но уже для преобразования двуполярного сигнала в диапазоне ±10 В, показан на рисунке 2г. Схема отличается применением во входном каскаде инструментального усилителяINA159, который выполняет преобразование двуполярного диапазона ±10 В в однополярный 0...4 В. В качестве АЦП используется 16-битный АЦП с однополярным входом и частотой преобразования до 1 МГцADS8330.
Несмотря на то, что ИОН семейства REF50хх выполнены по архитектуре бэндгап, они обладают столь высокой прецизионностью, что их можно поставить в один ряд с такими лидирующими архитектурами, как стабилитрон со скрытым пробоем, XFET и FGA.
В семейство входят шесть ИОН на различные выходные напряжения в диапазоне от 2,048 до 5 В. Кроме того, каждый из этих ИОН доступен в двух исполнениях: стандартном и повышенной точности. Все ИОН поддерживают возможность подстройки выходного напряжения и контроля температуры.
Существенными недостатками ИОН являются их высокое энергопотребление (1 мА) и большое время установления после подачи питания (200 мкс), что ограничивает возможность их применения в критичных к уровню энергопотребления системах. Производитель указывает на возможность применения ИОН в системах с разрешающей способностью до 16 бит включительно.
Всем привет!
Сегодняшний обзор будет посвящен высокоточному источнику опорного напряжения AD584 - 4-канальному модулю, выдающему напряжение 2,5В, 7.5В, 5В и 10В. Основное предназначение этого устройства - проверка мультиметров на точность. Как не трудно догадаться, при ее помощи проверяется точность вольтметров, другие режимы работы мультиметров с ней никак не связаны.
Так уж вышло, что у меня в домашнем хозяйстве основной, часто использующийся, мультиметр - HYLEC MS8232. В принципе, он меня всем устраивает и полностью подходит под все домашние нужды. Единственное, максимальный ток, который он может измерять в режиме амперметра - 200 мА, что очень мало. Потому для измерение более высоких токов, есть у меня еще и A830L, который стоит раза в два дешевле. Но какой из них более точный? Для того, чтобы дать ответ на этот вопрос как раз и пригодится данная плата. Кроме того, при ее помощи любой сможет проверить свой мультиметр на точность отображаемых данных, во всяком случае, в режиме вольтметра.
Итак, продавец на eBay был выбран совершенно случайно. На момент покупки плата стоила $5.05, сейчас она немного подорожала и стоит $5.42. Думаю, можно найти и более бюджетные варианты, хотя итак не дорого. После переписки с продавцом была достигнута договоренность о том, что посылка будет отправлена с треком (пришлось доплатить еще 2$). Если кому-нибудь интересно узнать как посылка путешествовала из Китая в Беларусь, то узнать всю информацию можно .
Поставляется плата в запаянном со всех сторон пакете.
В живую, наш «контрольный прибор» мало чем отличается от того, что можно увидеть на страничке продавца и в живую выглядит следующим образом:
Здесь мы видим два разъема для подключения питания: один для батареек, а второй для обычного блока питания. Есть красный переключатель ON/OFF, назначение которого итак понятно. Слева от выключателя расположены четыре регулятора выходного напряжения. Каждый из них подписан, так что что-то сделать не так трудно. Переключение напряжения осуществляется посредством перестановки перемычек:) А-ля, привет из 90-х. 
Зато вспомнил времена, когда для подключения винчестера в том или ином режиме приходилось осуществлять очень похожие манипуляции:) Есть модели и с более продвинутым вариантом переключения напряжения, но поскольку пользоваться платой каждый день я не планирую, то и такой вариант для меня сгодится. В самом низу платы расположены контактные площадки для подключения мультиметров. Их по 2 шт., то есть 2 плюсовые и 2 минусовые. Помимо того, что они подписаны, так еще и цветом обозначены - спутать ну очень трудно, хотя даже если это и случится, то ничего страшного не произойдет. Внутренние контакты удобно использовать для щупов, а наружные для крокодилов или подключения проводов.
Помимо самой платы в пакете изначально была небольшая бумажка с контрольными значениями. К сожалению, ни на один кадр она не попала:(Ничего особо интересного в ней нет - уточненные данные по значениям напряжения, не более. Выглядела она примерно так (фото взято из интернета):
В основе всей этой конструкции расположен восьмиконтактный модуль прецизионного напряжения AD584LH.
Плата с односторонним расположением элементов, так что на другой ее стороне ничего интересного нет.
Размеры платы 56х56 миллиметров. Пожалуй, это последнее, что можно рассказать о ее внешнем виде и устройстве. Так что можно переходить к проверке ее работоспособности, но, думаю, сперва будет не лишним ознакомить вас с ее особенностями и характеристиками:
1. Использование батареи 15 В в качестве источника питания позволит получить наиболее точные данные;
2. Плата имеет четыре программируемых клеммы, каждая из которых соответствует выходному напряжению. Переключение осуществляется путем замыкания соответствующей клеммной колодки. Поскольку AD584 является восьмиконтактным, то замыкание каждого контакта влияет на выходное напряжение, чтобы уменьшить сопротивление замыкания, два параллельно соединяются два вывода;
3. Температурный коэффициент: 5 ppm / ° C (максимум, от 0 ° C до 70 ° C, AD584L) 15 ppm / ° C (максимум, от -55 ° C до + 125 ° C, AD584T);
4. Потребляемая мощность: Статический ток: 1 мА (макс.), Низкий ток покоя идеально подходит для батарей;
5. Рабочее напряжение: от 4,5 В до 30 В, обратите внимание, что рабочее напряжение должно быть выше запрограммированного выходного напряжения;
6. Температурный диапазон: AD584J / K / L от 0 ° C до + 70 ° C, AD584S / T, от -55 ° C до + 125 ° C. 7. Внешнее электропитание - напряжение должно быть больше 11В;
8. Два вида интерфейс выходного сигнала опорного напряжения отлично подходят как для проверки мультиметров, так и для калибровки других приборов;
9. Каждая плата на заводе проверяется с помощью 6-разрядного мультиметра.
Как-то так. Ну что же, начнем. В проверке будут участвовать сама плата, выпрямитель в качестве источника питания, а так же два мультиметра (HYLEC MS8232 и A830L) в качестве испытуемых.
Подключаем питание к контактам батарейной площадки, переключаем «рубильник» в положение ON и видим что на плате загорается красный диод, информирующий нас о том, что ей можно пользоваться.
Питание на контактных площадках батарейного отека - 12,96В, чего более чем достаточно для проверки платы во всех режимах.
Поскольку по молчанию на плате выставлено напряжение в 10 В, то именно с него и начнем. Сперва HYLEC MS8232:
Подключаем A830L:
Разбежка в показаниях мультиметров 0,04В - не так уж и много. Но обобщим полученные данные немного позже.
Переключаем перемычки на 7,5В. HYLEC MS8232:
A830L:
Следующие на очереди 5В. HYLEC MS8232:
A830L:
И последний режим проверки - 2,5В. HYLEC MS8232:
A830L:
Итак, видно, что чем выше напряжение, там больше разнятся данные, снятые с мультиметров: на 2,5В - 0,01В, на 5В - 0,02В, на 7,5В - 0,02В и на 10В - 0,04В. Причем данные HYLEC MS8232 стабильны и отлично подпадают под данные, имеющиеся на комплектной бумажке. А вот у A830L не все так хорошо - чем выше напряжение, там дальше он уходит от правдивых показаниях. И если на 10В разница не такая уж и большая, то на 200-220В она будет заметна довольно ощутимо.
Подводя итог всему, что тут было написано, могу сказать, что наш источник опорного напряжения AD584 неплохо справился с поставленными перед ними задачами. Теперь я знаю какой мультиметр врёт, а так же знаю примерную прогрессию отклонений. Помимо проверки мультиметров, AD584 может сгодится и для проверки USB (и не только) тестеров, если обзавестись подходящим кабелем и подключить его к выходным площадкам. Главное не забывать, что входное напряжение должно быть выше выходного. Так что данная плата может быть полезна в домашнем хозяйстве тем, кто хочет быть уверенным в точности имеющихся у него приборов, способных отображать уровень напряжения в сети.
На этом, пожалуй, все. Спасибо за внимание и потраченное время.
Загрузка...