LTZ1000不恒温时的温度系数以及恒温控制能力分析

youngliu

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。

csclz

这个分析比较独特，学习

lmserver

温度系数和zener电流有关系，可以调到1PPM/C以内。

zy_sh_npk

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！

youngliu

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

jj3055

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。

youngliu

引用第6楼happymanlxh于2010-05-04  15:54发表的  :



老大是降温后，电压下降，是正温度系数40ppm/℃

.......

还是你仔细些，确实都是正温度系数

zy_sh_npk

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！

youngliu

会逐步去尝试

youngliu

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。

yuefang3344

恩恩....






我的MSN jk@ tiwens.com

a-fly

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

dlyxf

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！

youngliu

这得益于OP LT1013的高开环增益

youngliu

观念错误

xjw01

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。

lymex

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。

li0713

学习基准了！！哈哈哈

老哥

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。

longshort

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．．．

xinjihua

学习基准了