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楼主: pfcz

自制低频噪声Vpp可低于0.5uV的新型1V电压基准

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发表于 2019-4-29 21:52:39 | 显示全部楼层
30℃加温到100℃,三极管的电压(0.5V)只变化了0.1~0.2mV。这个我口算了 一下,变化0.1mV相对于0.5V是变化了万分之二,200ppm,温度变化70度,大概3ppm的温漂。这个温漂对于普通稳压管来说是很好,但是对于基准来说还是差了很多。很多国产的2DW23X系列也能达到这个指标,甚至你找两个稳压管背靠背串联通过改变电流也能找到所谓的0温漂点。
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 楼主| 发表于 2019-4-30 21:03:40 | 显示全部楼层
mytek 发表于 2019-4-29 21:37
因为这是在申请专利的东西,所以大部分人都不太想介入讨论。
另外也有对不具备比较深理论基础的学生搞出高 ...

非常感谢您的直言。
   这个发明非常简单,发明核心也就相当于正反两个二极管串联。其意义在于这么一个简单的电路,达到了非常好的温补效果,发现了一个还没人利用过又非常简单有效的温补方法。至于要更好的发挥、挖掘这种方法能达到的效果,是必须专业人员进行深入研究的。发明人的家长也只是机械行业的下岗人员,对电子方面也就了解一点点基础而已,只是因为学过机械,对“精度”的概念还是有些理解的;能帮上的,也就是在网上、论坛中搜索相关资料,帮忙做些很费时的验证实验。曾经委托一位亲戚,让他请认识的电子专业的大学教授看看发明资料,希望得到指点与评价,很长久没有回音。后来问起,亲戚说其实早就问过两位教授了,怕孩子受到打击,所以没有告诉我们。教授说,这设计太简单了,不值得他做什么评价。不过我们自己还是认为简单的东西未必就是没有价值的。国内电压基准电路相关的专利申请已有上百个之多,还没有过这种设计,很可能国外也还没有。
    对于长期稳定性,是与制作工艺密切相关的,只有生产厂家结合制作工艺的具体情况进行的研究才有意义。缺少相应的制作工艺的专业知识及条件的研究是没什么意义的。然而,根据带隙基准是以PN结电压为基础的,LTZ1000这种温补稳压管基准也包含PN结电压,可以得出这种用PN结压降作为电压基准的新型方法从长期稳定性的角度看也是合适的。曾经将所用的三极管及肖特基二极管一起进行170℃的加温老化试验,老化后肖特基比三极管的压降变化小很多。在原理上,对于长期稳定性,这种方法还有一个优点:如果能通过工艺的配合,使肖特基与三极管的老化尽可能同步,那么这种老化将能够相互抵消,对电压不构成影响。
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 楼主| 发表于 2019-4-30 22:13:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 pfcz 于 2019-4-30 22:19 编辑
mytek 发表于 2019-4-29 21:52
30℃加温到100℃,三极管的电压(0.5V)只变化了0.1~0.2mV。这个我口算了 一下,变化0.1mV相对于0.5V是变化 ...

在国外知名电压基准的公司如美信公司的产品介绍网页上可以看到,温度系数低于5ppm,噪声低于4uVp-p的电压基准在其产品中也只占少部分型号。而这种简单的新型设计拥有低温度系数、极低噪声、低压差、串并联稳压、容易进行温度系数、电压精密微调,电压值可灵活设计,个人认为是值得专业公司进行进一步深入开发的。其主要缺点就是PN结的电流随温度变化大,故适宜的温度范围会相对窄一些,例如-20~100℃。任何一种产品,也总是随着开发的深入,而逐渐提高性能的。https://para.maximintegrated.com/cn/search.mvp?fam=volt_ref&tree=master
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 楼主| 发表于 2019-4-30 22:33:13 | 显示全部楼层
本帖最后由 pfcz 于 2019-4-30 22:37 编辑
mytek 发表于 2019-4-29 21:37
因为这是在申请专利的东西,所以大部分人都不太想介入讨论。
另外也有对不具备比较深理论基础的学生搞出高 ...

国内专利申请的提交日期很快就要满一年了,在满一年之前,假如不进行国际专利申请,意味着国外的企业如果对这种方法感兴趣,很快就可以随意使用了。如果有专业人士、单位对这种方法感兴趣,觉得值得开发,希望能够合作进行国际专利申请。如果有此意向,并且觉得需要对验证作品进行测试,我们可以提供验证作品。
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发表于 2019-9-5 14:35:22 | 显示全部楼层
比2DW234先进多少
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 楼主| 发表于 2019-9-15 14:08:18 | 显示全部楼层
zgxd 发表于 2019-9-5 14:35
比2DW234先进多少

新型电压基准与2DW234相比,在电路图上有点相似,都很简单,但在原理上完全不同。2DW234利用二极管反向击穿电压进行稳压,耗用电流大,电压一致性差,并且局限于6V附近电压,温度系数也不是很低。新型电压基准利用二极管正向电压进行稳压(电流随温度同步变化),可以设计成各种所需电压,包括1V及更低的电压;其最低工作电流在原理上只受限于肖特基的反向电流,具有电流较小、电压一致性好、可精调电压值、噪声极低、低压差、电源电压抑制比高、温度系数低等优点。在原理上,其稳压值及长期稳定性取决于正反向二极管之间的势垒差,所以可以通过在工艺上提高正向二极管与反向肖特基在热迟滞与长期漂移上的一致性,达到大幅降低电压基准的热迟滞与提升长期稳定性水平。
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发表于 2019-9-16 10:49:25 | 显示全部楼层
pfcz 发表于 2019-9-15 14:08
新型电压基准与2DW234相比,在电路图上有点相似,都很简单,但在原理上完全不同。2DW234利用二极管反向击 ...

有图有真相,噪放上个图,采集个基准短稳
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发表于 2019-9-23 09:53:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 超音速蜗牛 于 2019-9-23 09:54 编辑

作为个人兴趣或者电子类专业的教学设计是很不错的东西。作为高中生能做出这类可用的器件也实属难得。至于实用或者学术价值,很难讨论。
在半导体理论中,其实能找到很多这种“温度系数相反然后补偿”的东西。SZA263是有50年历史的器件,2dw232其实就是两个二极管反串。
重新发明车轮”很难讨论实用价值或学术价值。“车轮不是我发明的,但是我手工做的车轮比你几百万的宝马不差!”这才叫DIY,这才是DIY的精神。

我们论坛你有位蜘蛛兄说过一句话:模拟电路搞到底其实是搞器件。我深以为然。楼主可能没意识到,你的电路能“低噪声”,其实不是你的设计多么优化,而是因为现在的基础电子元器件质量可靠性提高的结果——如果说5ppm的噪声算低噪声。
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发表于 2019-11-27 18:57:04 | 显示全部楼层
我测了1节用过的干电池,2014年5月生产的,还有电压1.09V左右。假设该电池新的是1.59V,(1.59V-1.09V)/(5.5年*365天/年*24小时/天*60分钟/小时)=0.173uV/分钟,稳定度极好0.13ppm/分钟。
如果当时1节新的干电池放在那,又会怎么样呢?
所以用1节不带负载的电池,也可以作为低噪声基准了。
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发表于 2019-11-27 19:56:10 | 显示全部楼层
wdwd 发表于 2019-11-27 18:57
我测了1节用过的干电池,2014年5月生产的,还有电压1.09V左右。假设该电池新的是1.59V,(1.59V-1.09V)/(5.5 ...

干电池的自放电是极低的,碱性电池即使存放五年,电压也不会怎么下降
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