LTZ1000不恒温时的温度系数以及恒温控制能力分析
根据lymex老大发表的agilent3458A基准改动及校准一文,当把原来的上温度设定电阻R4由15k改变到12.5k,把温度由90℃降低到了57℃,温度变化了-33℃。对基准更改后,其原始7V电压也发生改变,从原来的7066.10mV变为7056.75mV,变动了-0.132%。由此可以计算出LTZ1000不恒温时的温度系数为-0.132%/33=40ppm/℃。而又根据抑制倍数据,R1电阻变化100ppm,对基准输出的影响是1ppm。R4变化100ppm,Vbe2将变化100ppm,约0.05mV,设定温度将变化 0.05mV/(2mV/℃)=0.025℃,7V基准电压输出应发生变化0.025℃*40ppm/℃=1ppm。即抑制倍为100倍。
由此可以计算出恒温控制能力:LTZ1000的典型温度系数为0.05ppm/℃,对应基准电压0.05ppm变化的内部温度变化为 0.05ppm/(40ppm/℃)=0.00125℃,即外部温度变化1℃将导致1.25m℃的内部温度变化。 这个分析比较独特,学习 温度系数和zener电流有关系,可以调到1PPM/C以内。 先顶,然后慢慢去分析,虽然LTZ的温度系数不大,但是还是应该想办法尽量降低温漂! 刚才将自己采用 LTZ1000CH 做的7V基准板的温度设定电阻13.2k/1.1k=12改为13.2k/1k=13.2,改动之前用34401A测得输出电压为7.15500V,改动之后输出电压变为7.16387V,增大了+0.124%,按Vbe -2mV/度计算,温度升高了23度左右,平均温度系数为+54ppm/度,与lymex老大的-40ppm/度相差不小。
这个板的zener电流设定电阻不是典型应用的120ohm,而是通过两颗250ohm并连得到的125ohm,电流有较大差异。
看来zener电流还需要仔细调整 我以前也测出来LTZ1000的稳压管温度系数大,对此一直疑惑不解。目前只能猜测,这样有助于反馈电路的稳定。 引用第6楼happymanlxh于2010-05-0415:54发表的:
老大是降温后,电压下降,是正温度系数40ppm/℃
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还是你仔细些,确实都是正温度系数 如果能测试出同一个LTZ在设定的不同Zener电流上的温度系数,找到低温度系数的Zener工作电流值,算是个不小的进步了吧!
to 2楼 lmserver ,看起来你应该已经测试过这个温度系数了,真能做到1PPM/C的话,那温漂要比上面的测试小了40多倍
性能应该提高了不少吧! 会逐步去尝试 改善LTZ1000不恒温时温度系数补偿效果的方法有两个:
1.降低zener电流,能减小zener的正温度系数,使其与补偿管Vbe1更好补偿,但会增大噪声;
2.减小补偿管集电极电流,使其负温度系数增大以与zener补偿,但同时需要降低电流取样电阻的值,否则也会使zener电流降低过多(zener电流下降,其温度系数也会降低)。
准备实施的方案是将集电极电阻由70k增大到500k,这将使Ic减少到大约13uA,Vbe1温度系数将由-2.3mV/℃增大到-2.5mV/℃,且65℃下Vbe将由475mV降低到410mV左右,因此,电流取样电阻需要由目前的125ohm减少到107.9ohm才能维持现有的3.8mAzener电流。 恩恩....
我的MSN jk@ tiwens.com 如果对LTZ的电流进行调整,也许可以的到更好的温漂特性,但此时,LTZ1000A可能就没有价值了,这也会偏离LTZ本身的设计思想。LTZ1000的温漂是依靠恒温来解决的,其温漂特性与器件本身基本没有太大的关系,所谓的0.05ppm/K的温漂,其实不是LTZ1000本身造成的,而是外部的恒温控制电路LT1013的失调温漂造成的,如果将外部运放改成LTC1151之类的“零”温漂放大器的话,它根本就不会有0.05ppm/K的温漂。
前面说了“如果对LTZ的电流进行调整,也许可以的到更好的温漂特性,但此时,LTZ1000A可能就没有价值了”,没有价值是因为调整了电流也许使得噪声大幅增加,而噪声特性对于LTZ1000来说,才是真正的卖点之一。否则不如使用263了 学习了。
“由此可以计算出恒温控制能力:LTZ1000的典型温度系数为0.05ppm/℃,对应基准电压0.05ppm变化的内部温度变化为 0.05ppm/(40ppm/℃)=0.00125℃,即外部温度变化1℃将导致1.25m℃的内部温度变化。”
控温精度有点太高了!不可思议!
回 14楼(dlyxf) 的帖子
这得益于OP LT1013的高开环增益回 13楼(a-fly) 的帖子
观念错误 基准会老化,我觉得两个原因:1、化学成分发生了改变 2、物理结构发生了改变真金不怕火炼。如果黄金、石头等千年不朽的东西多用一点,估计就不会老化。那些容易造成腐朽的杂质少用一点。如果不小心跑进去一点点,就长期加热,使之发生不可逆的永久性的改变,直到杂质无法续继老化为止。要不,对LTZ真空再包装,杂质更少,比如,把它装到抽真空的灯泡里面,就象电子管那样。
温度反复升降、过大的电流、或者有杂质跑到LTZ内部等原因,会造成物理结构变化。如果给LTZ外加一个微型恒温、防潮的东西,以减小内部电流并防止脏东西跑到LTZ内脏,并连续365*24小时恒温不变。说不定他就不老化了。不要让LTZ见到光线和水份。光线和水份,这两个东西,可以把LTZ1000化为细沙,直到永远消失。
以上纯属猜想。 楼上所言有一定道理。老化因素也可以分成内部原因和外部原因两类。
外部的,就是温度、气压、湿度、震动、腐蚀、氧化等,对基准的影响。用金封,可以认为就杜绝了湿度、腐蚀、氧化,但温度、震动等仍然无法避免。因此,恒温也是一种方法,可以避免温度波动,但也难于保证掉电后的问题。
内部的,主要是应力的逐渐释放、吸收的气体的逐渐释放、表面吸附的逐渐变化、内部晶格的改变。这些因素人家在设计、生产时已经考虑,例如Zener深埋,作为用户一般能做的工作不多,可以通过预先加温-冷冻的法,让基准预先老化,这样再装到电路板上,老化就可能变慢了。Datron的做法,除了预先老化外,再就是批量制作然后长时间筛选。 学习基准了!!哈哈哈 有没有测过LTZ1000稳压管的温漂?也就是3、4的电压。怀疑是普通的低噪音稳压管温漂约+2mV/度,与三极管Vbe -2mV/度抵消。好象可以山寨哦。 老哥 发表于 2011-9-1 12:32
有没有测过LTZ1000稳压管的温漂?也就是3、4的电压。怀疑是普通的低噪音稳压管温漂约+2mV/度,与三极管Vbe...
正在做个课题,想找一点验证或参考的资料,看到这里就觉得挺有意思了。
我的前些日子团购来的LTZ1000CH,常温下齐纳部分在4mA电流下测试得到的电压是6.645V,TC约为+2.82mV/°C,微分电阻32Ω,预计在60°C时的Vz约为6.742V。而常温下Vbe为0.636V,TC为-2.21mV/°C,预计60°C下的Vbe为0.5354V,这样恒温到60°C时的输出电压就为6.742+0.5354=7.277V左右。
当Vbe为0.5354V时,若要使Iz=4mA,那么R1=0.5354/0.004=133.85Ω,而不是120Ω。
其实所有的电阻值都是可以商榷的,分析的基础要从LTZ1000的datasheet及其官方电路中导出。例如输出的典型值为7V,R4=13KΩ、R5=1KΩ,那么在分压点上的电压就为0.5V,也即Vbe=0.5V。显然R4R5支路流过的电流为0.5mA。datasheet文中可以找到典型恒温温度为60°C,这又成为分析基础参数之一。因为Vbe=0.5V,R1=120Ω,所以Iz=4mA。等等...
学习基准了
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