温漂不亚于LTZ1000的2.5V基准。

a-fly

前段时间看LTZ1000的手册比较多，想到了可以借用某些现成的基准芯片来实现“0”温漂。

下面的电路是前段时间设计的。

REF5025本身是一款温漂很小的基准，约3ppm/K，在普通的室温（一年四季，无空调）中的总体温漂还是达到100ppm左右，还不能成为一个很方便的基准。

其时漂在前1000小时比较大，之后的时漂为5ppm/khr，很不错了。

如果能解决其温漂问题，那么REF5025在老化一个月之后的一年时间内的漂移应在20ppm之内，通过升压后应付5位半的表应该完全没有问题。

恒温是解决温漂的好办法，我就用了这一招。

恒温、芯片内部加热恒温才是解决之道。我的办法是适当REF5025的输入电压并通过调整加重的输出负载使芯片发热，在通过芯片自身的温度输出来控制。总之，恒温原理基本同于LTZ，由于采用OPA2333作为温控单元，所以温度控制的温度抑制比（臆创的名词）可以达到0.00004，也就是说环境温度变化1度，由于温度设定电阻的温漂（假设分压电阻R9、R18的分压比温漂为100ppm/度）、OPA2333的失调漂移所导致的REF5025 内部的温度变化仅40ppm(此数据计算有误，应为3%)，用REF5025的原温漂3ppm/K计算，本方案的温漂仅有0.00012ppm/K（此数据计算有误，应为0.09ppm/K）。

而将温控点选在70度左右的零温漂点更可以调高性能。

当然，最终整个基准版的实际输出温漂不可能这么低，因为还有因负载调整率导致的变化，不过，这一部分也是可以补偿的，图中也做了简单说明。

板子已做成，只是目前仅做了简单测试，只能说相比较恒温之前是大有改观，并且老化（时漂）数据未作认真记录。

大致情况是，用34401A测试，调整输出到2.50000V，一天从早到晚的变化量最多就是在2.49999和2.50000这两个值之间跳动，不会有第3个数字出现。

这个电路仅作为提高类似基准芯片的恒温试验，并不解决老化问题。

有空继续做一些跟详细的测试。

电路中的VEE，目前实际上是接地的。因为OPA2333可以单电源工作。

a-fly

PCB图，外形尺寸为51×39mm。
PCB中间开槽的目的是减少PCB应力对REF5025芯片芯片的影响，以改善老化性能。

a-fly

再占一位。

redtony

实力派！

guanger

既然开槽了，芯片下面还铺铜，不是导热更快吗？

lmserver

个人认为老化比温飘要重要的多。

longshort

要使计算能紧密拟合到实际测试的数据，那么芯片、温控运放、相关的分压或偏置电阻最好温升一致，均温措施是非常重要的。

longshort

查了下datasheet，怎么参数不咋地嘛。

ref5025-ht.pdf (295 KB, 下载次数: 56)

2011-3-3 02:21 上传

点击文件名下载附件

xiaosun

"我的办法是适当REF5025的输入电压并通过调整加重的输出负载使芯片发热"

难到这个REF的电源调整率与负载调整率不是一般的牛

ascetic_wn

学习一下

lilith

引用第9楼xiaosun于2011-03-03  03:22发表的  :
"我的办法是适当REF5025的输入电压并通过调整加重的输出负载使芯片发热"

难到这个REF的电源调整率与负载调整率不是一般的牛

典型 20，最大 30ppm per mA，温度系数 3ppm per K；相比 MAX6325，典型 1 最大 6ppm per mA 的负载调整率，温度系数 1ppm per K...

如果要这样做的话似乎 MAX6325 更合适。不过老化更重要吧，而且这种芯片的老化恰恰不太好。

a-fly

REF5025系列的噪声、老化都称不上顶级的。
这个电路的目的仅在试验一种减小温漂的方法。
所以这里使用的基准芯片的噪声、老化并不追求顶级，而且还有其他一些P-P兼容的芯片都可以使用。

欢迎继续拍砖。

a-fly

引用第5楼guanger于2011-03-03  00:40发表的  :
既然开槽了，芯片下面还铺铜，不是导热更快吗？

开槽的主要目的不是为了温度，而是应力。

a-fly

引用第9楼xiaosun于2011-03-03  03:22发表的  :
"我的办法是适当REF5025的输入电压并通过调整加重的输出负载使芯片发热"

难到这个REF的电源调整率与负载调整率不是一般的牛

"我的办法是适当REF5025的输入电压并通过调整加重的输出负载使芯片发热"
这句话中缺少了几个字，应该是：
“我的办法是适当提高REF5025的输入电压并通过调整加重的输出负载使芯片发热”
因为加热需要一定的功率，而芯片本省的输出电流是很有限的，电路的极限负载电流控制在25mA之内，通过电路参数可以算出，在Q1完全导通是，REF5025内部可以产生的最大功耗为（15V-2.5V）×25mA=312.5mW。

关于其负载调整率，实际上是需要补偿负载电流在REF5025输出级的内阻上产生电压降，通过查看手册可以估算其内阻约为0.15欧姆（0～20mA负载电流条件下，将引入约3mV的误差），但是真正的补偿不能仅凭手册上的数据估算，而是需要通过测试来精确调整。

大胡子

支持一下，方法比其它的更重要！

xiaosun

没细看原理图，原来还有负载调整率补偿，太复杂了

不如用铝盒做个恒温方便

a-fly

铝盒的恒温性能和这个相比，不是一个数量级的。
而且费电。

longshort

看电路图，原来是用了自举的思路，通过Q1将输出抬升了因负载调整率而丢失的一部分电压，很高！
另外，从3脚输出的温度信号通过U3B缓冲来控制U3A的电位，也是个不错的方法。不过在U3A的输出和输入之间没有直流反馈，怕温度变化与输出变化滞后太大吧？如果按手册数据先设定一个补偿的比例，也就不需要加热芯片了。

独往独来

正解！

mcmwy

REF5025,这个 好像我也 有诶

jambalaya

有创意[s:31]

a-fly

引用第18楼longshort于2011-03-03  06:47发表的  :
看电路图，原来是用了自举的思路，通过Q1将输出抬升了因负载调整率而丢失的一部分电压，很高！
另外，从3脚输出的温度信号通过U3B缓冲来控制U3A的电位，也是个不错的方法。不过在U3A的输出和输入之间没有直流反馈，怕温度变化与输出变化滞后太大吧？如果按手册数据先设定一个补偿的比例，也就不需要加热芯片了。

18楼说的没有直流反馈，这个确实需要考虑，目前的方案仅仅参考了LTZ的典型应用电路，没有认真调试过，现在没有经验。
但你的最后一句“如果按手册数据先设定一个补偿的比例，也就不需要加热芯片了。”
这个我不是很明白，加热是肯定需要的，如果“先设定一个补偿的比例”，也许可以减小恒温电路的振荡。

longshort

引用第22楼a-fly于2011-03-07  17:18发表的  :


18楼说的没有直流反馈，这个确实需要考虑，目前的方案仅仅参考了LTZ的典型应用电路，没有认真调试过，现在没有经验。
但你的最后一句“如果按手册数据先设定一个补偿的比例，也就不需要加热芯片了。”
这个我不是很明白，加热是肯定需要的，如果“先设定一个补偿的比例”，也许可以减小恒温电路的振荡。

恕我直言，加热实在是个不怎么样的主意。
芯片有个参数叫热阻，单位是°C/W，REF5025的这个参数的值，在底部是5.7°C/W，在顶部是13.7°C/W。什么意思呢？就是说，你这个芯片如果达到了1W的功耗，那么从芯片到封装底部的自由空间的温度差是5.7°C，从芯片到封装顶部的温差是13.7°C。其实也就是对于热的阻力的表示。
你要加热芯片，而且是依靠芯片自己的功耗来加热，显然这种做法造成了显著的热阻。只要产生了热阻，那么芯片的温度和外围器件的温度就存在一个梯度场，这个温度场使相关的所有器件的温升都不一致，因而器件的温飘也就不同，无法依靠简单有效的方法来解决温度漂移的问题。

REF5025有个TEMP的输出端，按手册参数，芯片温度每摄氏度上升2.64mV，而芯片输出电压的漂移大约是20ppm/°C。这之间是不是有个比例关系？

a-fly

引用第23楼longshort于2011-03-07  18:26发表的  :

恕我直言，加热实在是个不怎么样的主意。
芯片有个参数叫热阻，单位是°C/W，REF5025的这个参数的值，在底部是5.7°C/W，在顶部是13.7°C/W。什么意思呢？就是说，你这个芯片如果达到了1W的功耗，那么从芯片到封装底部的自由空间的温度差是5.7°C，从芯片到封装顶部的温差是13.7°C。其实也就是对于热的阻力的表示。
你要加热芯片，而且是依靠芯片自己的功耗来加热，显然这种做法造成了显著的热阻。只要产生了热阻，那么芯片的温度和外围器件的温度就存在一个梯度场，这个温度场使相关的所有器件的温升都不一致，因而器件的温飘也就不同，无法依靠简单有效的方法来解决温度漂移的问题。

.......

我很难理解您有些话的意思，“芯片有个参数叫热阻，单位是°C/W，REF5025的这个参数的值，在底部是5.7°C/W，在顶部是13.7°C/W。什么意思呢？就是说，你这个芯片如果达到了1W的功耗，那么从芯片到封装底部的自由空间的温度差是5.7°C，从芯片到封装顶部的温差是13.7°C。其实也就是对于热的阻力的表示。”
热阻，我肯定明白，但是实在查不到你提供的“在底部是5.7°C/W，在顶部是13.7°C/W”？（也许你根据某些类似封装推算的），我所了解到的是REF5025的结—环境热阻是150°C/W，遗憾的是此芯片的手册上并未提供结—壳热阻。

“你要加热芯片，而且是依靠芯片自己的功耗来加热，显然这种做法造成了显著的热阻。”这句话也让我迷糊，热阻肯定不是因为我加热了芯片而产生的，就像一个电阻，它的阻碍电流通过的特性并不是因为你用电阻表去量他的阻值而产生的，是它与生俱来的。热阻这东西也一样。

“只要产生了热阻，那么芯片的温度和外围器件的温度就存在一个梯度场，这个温度场使相关的所有器件的温升都不一致，因而器件的温飘也就不同，无法依靠简单有效的方法来解决温度漂移的问题。”这话我赞成，确实无法通过简单的局部恒温来解决整机的温漂问题。但是，我们可以去尽量的改善它。

谢谢。

a-fly

刚才漏了一条。
“REF5025有个TEMP的输出端，按手册参数，芯片温度每摄氏度上升2.64mV，而芯片输出电压的漂移大约是20ppm/°C。这之间是不是有个比例关系？”
它的TEMP端是一个监测芯片结温的温度传感器输出，芯片结温每上升1摄氏度，TEMP端的电压上升2.64mV。而其基准电压与结温的关系是非线性的，呈马鞍形，在常用的温度范围内，大概在5°C和70°C最高，37°C最低，这三个温度点附近其实都一个近乎“0”温漂的特性。
而的电路中，当R10不接时，恒温温度约40°C，并上R10时，恒温温度约70°C。

djh200800

一个很好的思路,利用芯片测温端TEMP,通过测量、控制、自动调整输出负载的电流来控制芯片温度,达到保持芯片温度不变的目的,使输出电压不受外界温度变化的影响.

longshort

引用第24楼a-fly于2011-03-08  22:14发表的  :



我很难理解您有些话的意思，“芯片有个参数叫热阻，单位是°C/W，REF5025的这个参数的值，在底部是5.7°C/W，在顶部是13.7°C/W。什么意思呢？就是说，你这个芯片如果达到了1W的功耗，那么从芯片到封装底部的自由空间的温度差是5.7°C，从芯片到封装顶部的温差是13.7°C。其实也就是对于热的阻力的表示。”
热阻，我肯定明白，但是实在查不到你提供的“在底部是5.7°C/W，在顶部是13.7°C/W”？（也许你根据某些类似封装推算的），我所了解到的是REF5025的结—环境热阻是150°C/W，遗憾的是此芯片的手册上并未提供结—壳热阻。
.......

这是一种陶瓷封装的SOP8：


Datasheet:
ref5025-ht.pdf (295 KB, 下载次数: 16)

2011-3-9 09:07 上传

点击文件名下载附件

longshort

引用第25楼a-fly于2011-03-08  22:25发表的  :
刚才漏了一条。
“REF5025有个TEMP的输出端，按手册参数，芯片温度每摄氏度上升2.64mV，而芯片输出电压的漂移大约是20ppm/°C。这之间是不是有个比例关系？”
它的TEMP端是一个监测芯片结温的温度传感器输出，芯片结温每上升1摄氏度，TEMP端的电压上升2.64mV。而其基准电压与结温的关系是非线性的，呈马鞍形，在常用的温度范围内，大概在5°C和70°C最高，37°C最低，这三个温度点附近其实都一个近乎“0”温漂的特性。
而的电路中，当R10不接时，恒温温度约40°C，并上R10时，恒温温度约70°C。

Datasheet中并未给出温度系数的变化曲线，默认按照在正常工作温度范围内以正温系数推算，除非您已经测出自己的器件是什么曲线了。

longshort

我觉得靠芯片自身加热的方法已经人为地加大了芯片与环境的温差，这显然使问题复杂化了。