理论求证LTZ1000典型电路R2、R3变化对基准输出的影响

youngliu · 发表于 2010-8-24 13:42:37

在LTZ1000典型电路中R2是温度补偿管集电极电阻，R2阻值变化会影响补偿管工作电流，导致Vbe发生相应变化，进而影响到基准输出。在LT的datasheet中给出R2变化100ppm，基准变化为0.3ppm，而lymex老大通过实验的方法得出是0.4ppm。那么究竟谁是正确的呢？下面将从理论上求证
理想PN结的理论公式：VF=Vg(0)-(k/qln(C/IF)T-kT/qlnT^r=Vg(0)-k/qlnC+k/qlnIF-kT/qlnT^r。
dVF/dIF=kT/qIF，dVF=kT/q*（dIF/IF）。
k为玻耳兹曼常数，1.38*10^-23，q是电子电量，为1.60*10^-19，T是绝对温度
由于R2变化100ppm，对应IF变化也是100ppm，因此dIF/IF=0.0001，即100ppm。而kT/q在常温下约为26mV，因此dVF=2.6uV，相对于7V就是0.37ppm,约为0.4ppm。由于LTZ1000实际上都是工作在比较高的温度，例如60度时，dVF=2.87uV，为0.4ppm而不是LT所说的0.3ppm。

thy888 · 发表于 2010-8-24 13:52:13

[s:31] [s:31]

youngliu · 发表于 2010-8-24 14:04:05

同理证明R3变化对基准输出的影响
R3变化100ppm，温度检测Q2的Vbe也变化2.87uV（60度时），对应于恒温温度0.0013度变化。由于LTZ1000不恒温时的温度系数最大为50ppm/K，因此基准输出将最大变化0.065ppm，比LT声称的0.2ppm也小很多，与lymex老大的实测数据0.04ppm也更为接近（可能老大测试的LTZ不恒温时的温度系数较低，比如30ppm/K）

zy_sh_npk · 发表于 2010-8-24 14:24:15

恩，专业。俺也正想办法来验证这些电阻变化的影响呢，期望也能有个结果！

xplore · 发表于 2010-8-24 14:24:57

呵呵，这个俺不懂

轩尼诗 · 发表于 2010-8-24 14:28:04

呵呵，这个俺不管。

jsjdhg · 发表于 2010-8-24 14:30:08

看不懂

yjm2000 · 发表于 2010-8-24 15:26:51

这个要顶，希望能上升一个高度去研究！

suny-hyb · 发表于 2010-8-24 16:30:59

这个要顶

前方 · 发表于 2010-8-24 16:54:24

接着顶

[s:14]

shichen717 · 发表于 2010-8-24 17:03:41

多花3毛用个25ppm的电阻岂不更好？

在没有可靠恒温箱的情况下，如何做到精确恒温测量？简易的恒温会导致温度不均匀，测出的值可能偏大，也可能偏小，要看温度梯度分布，与恒温物理结构有关。
楼主列举的公式缺少不理想项，例如缺乏由于缺陷造成的漏电流，也未考虑三极管自热效应，算出的值大于datasheet也很正常。

lymex · 发表于 2010-8-24 17:16:44

看来还是我的测试值比LT给出的更接近理论值。

那么LT为什么给出偏差比较大的结果？
是理论计算出来的？那应该得到相似的结果才对。
是实际测试出来的？那说明他们的测试设备有问题，或者测试方法不对。

youngliu · 发表于 2010-8-24 18:12:17

引用第10楼shichen717于2010-08-24 17:03发表的 :
多花3毛用个25ppm的电阻岂不更好？

在没有可靠恒温箱的情况下，如何做到精确恒温测量？简易的恒温会导致温度不均匀，测出的值可能偏大，也可能偏小，要看温度梯度分布，与恒温物理结构有关。
楼主列举的公式缺少不理想项，例如缺乏由于缺陷造成的漏电流，也未考虑三极管自热效应，算出的值大于datasheet也很正常。

我只是从理论上进行计算或按理论进行推导，并不是实际测量。LTZ1000由于将加热和基准都做在同一个芯片上，温度不均匀性要比我们DIY的恒温箱好得多
三极管的自热只会使恒温温度系统性地偏低一点，不会影响推算的温度改变量结果

langyan · 发表于 2010-8-24 19:57:47

顶....

fghlw · 发表于 2010-8-25 08:55:25

[s:31]
厉害

bgqjm · 发表于 2010-8-25 12:11:02

这个要顶

youngliu · 发表于 2010-8-25 13:31:27

再评估一下R4/R5比例的变化对基准输出的影响
R4/R5比例的变化将改变恒温温度，若此比例变化为100ppm，则Vbe1将变化100ppm，约52uV，折合恒温温度0.024度变化，由于LTZ1000不恒温时温度系数最大为50ppm左右，因此基准输出最大将变化1.2ppm，实测或LT给出1ppm的结果是合理的。

youngliu · 发表于 2010-8-25 14:01:46

继续看一下R1对基准输出的影响
R1决定zener的工作电流，R1的微小改变将在zener的动态内阻上产生压降变化。
从datasheet给出的曲线可得到zener的动态内阻为21ohm左右，当R1=120ohm时，zener电流约4mA，若R1电阻在此基础上变化100ppm，zener电流也将改变100ppm，大约为0.4uA，在动态内阻上产生的压降变化为8.4uV，折合7V基准输出的1.2ppm。LT datasheet给出结果为1ppm，不算离谱，但lymex老大测试的结果（140ohm并10kohm，电阻改变量-1.4%，基准输出改变19.09ppm）与此相差十分悬殊，似乎不很合理。可能的原因有：
1.老大测试的LTZ1000zener动态内阻显著低于典型值；
2.老大对电路进行了modify，工作温度较低，因而动态内阻也更低。

youngliu · 发表于 2010-8-25 14:07:15

从前面的理论分析，证明了LTZ1000应用中的要点是稳定zener的工作电流以及提高恒温温度稳定度。欲得到最佳性能，在元件选择上R1应该用能获得的最稳定的电阻、R4/R5应该最好采用温度系数匹配的孪生电阻。

youngliu · 发表于 2010-8-25 14:51:40

另外，可对LTZ1000进行温度系数挑选或像LTFLU那样做精细补偿调整，这也能获得更优的结果

zoo · 发表于 2010-8-26 08:37:51

看来数学公式的编辑比较麻烦，楼主费了不少精力。

enquireyhw · 发表于 2010-8-26 21:25:30

围观理论派与实践派的对决
现在看帖还不是很习惯,希望版主能把"发表于: 昨天 14:07"改成"发表于: *年*月*日时间"好看些.

youngliu · 发表于 2010-8-27 19:37:47

引用第21楼enquireyhw于2010-08-26 21:25发表的 :
围观理论派与实践派的对决
现在看帖还不是很习惯,希望版主能把"发表于: 昨天 14:07"改成"发表于: *年*月*日时间"好看些.

俺不是理论派，因此谈不上什么对决
俺只是想用理论指导实践

enquireyhw · 发表于 2010-8-27 23:13:49

引用第22楼youngliu于2010-08-27 19:37发表的 :

俺不是理论派，因此谈不上什么对决
俺只是想用理论指导实践

我用词不当[s:45] [s:31]

deall8668 · 发表于 2010-9-29 00:27:03

好帖子拜读学习了。谢谢您

deall8668 · 发表于 2010-10-13 22:43:00

引用第18楼youngliu于2010-08-25 14:07发表的 :
从前面的理论分析，证明了LTZ1000应用中的要点是稳定zener的工作电流以及提高恒温温度稳定度。欲得到最佳性能，在元件选择上R1应该用能获得的最稳定的电阻、R4/R5应该最好采用温度系数匹配的孪生电阻。

,我将所有的电阻(120R除外)，做在一个陶瓷基板上就是所谓的厚模电阻，这样效果会不会比较好，请兄给我一个意见，

deall8668 · 发表于 2010-10-13 22:46:39

我设计LTZ1000 和7伏到10伏升压电路将所有的电阻(120R除外)，做在一个陶瓷基板上就是所谓的厚模电阻采用同一种温度系数，这样效果会不会比较好，请兄给我一个意见，

youngliu · 发表于 2010-10-13 23:31:32

根据分析，R2对温度系数对基准输出的影响方向是确定的，而R4/R5是决定温度设定稳定的，R3的温度系数对整体的影响方向是不确定的（这还取决于zener与补偿管的不恒温时的温度系数方向），因此，R4、R5可以做在一个封装，尽可能做到一致的温度系数，而R2、R3、R1不必要做在一起，这样或许还能抵消一些影响

deall8668 · 发表于 2010-10-13 23:38:43

我已经在做了，谢谢

xjf20072608 · 发表于 2011-2-24 03:42:01

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