作者 Topic: A 离散的 bandgap reference  (Read 6680 times)

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 离线 布兰卡迪奇

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A 离散的 bandgap reference
« 上: 2020年11月8日,下午12:40:06»
所以我碰到了两篇文章

//www.ama-science.org/proceedings/getFile/Zmp5BN==

//www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt2/aktuelleforschung2/forschungsnachrichten.html?tx_news_pi1%5Bnews%5D=9994&tx_news_pi1%5Bcontroller%5D=News&tx_news_pi1%5Baction%5D=detail&tx_news_pi1%5Bday%5D=9&tx_news_pi1%5Bmonth%5D=12&tx_news_pi1%5Byear%5D=2019&cHash=c365fa74e9be84ae491d1c7da5dab802

关于离散带隙参考,并认为重现结果会很有趣,这是科学,对吗?剧透警报,我失败了吗?
在第二个链接中,我们可以看到使用了BC548C和BC328并指出:"……由于对位n-结的高温敏感性,时间稳定性不足。工作的重点是通过适当的设置来提高温度稳定性。"

好吧,如果那's the case, let'的地址也。因此,我设计了一个带有BC848和BC808的小圆板,上述晶体管的SMD版本,一些10 ppm / K电阻器,一个陶瓷电容器以及一些铜条,使该板可以在板之间插入一些导热膏。铜和晶体管。它的背面是盆栽的。原始电路被组装在穿孔板上,随后用所示的7805稳压器进行扩展。

未完待续...

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« 上次编辑:2020年11月8日,下午01:20:36 by 布兰卡迪奇 »
存在计算机来解决我们不会解决的问题'没有他们就没有。存在AI可以回答问题,我们不会't ask without it.
 

 离线 陀螺仪

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下方面回复#1: 2020年11月8日,下午01:03:53»
很高兴看到采用密封晶体管实现了这一点。
克里斯

"Victor Meldrew,深红复仇者!"
 

 离线 s

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下问题上回复#2: 2020年11月8日,下午02:09:46»
您应该查看Bob Widlar'的专利:US3320439,US3617859和US4249122

他想出了一个非常巧妙的电路,只是修改了他的电流镜'最简单的。那家伙真的知道怎么做晶体管跳舞!

这里'他在该主题上的一篇文章:
//pdfs.semanticscholar.org/ca1e/a52a2e846749fc960fa911f23329ba2ef3f0.pdf
 

 线上 查克

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下方面回复#3: 2020年11月8日,下午02:21:16»
很棒的实验!
您知道PTB带隙实验中使用了多少偏置电流吗?

我想知道LTC6655-5是否将是用于测试的更好电源。那些7805监管机构非常嘈杂。
祝好运。
 

 离线 安德烈亚斯

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下方面回复#4: 2020年11月8日,下午02:50:35»
你好 ,

我也尝试过"discrete"几年前的带隙。
实际上,我需要一个3.3V低功率电流调节器,并且有TL062的一半未使用:
这就是结果。但是由于我的电压容差为+/- 5%,所以我从未检查过PPM范围或噪声。

如今,我将在SOT23-6中使用双BC846或类似的带隙器件。

最诚挚的问候

 

 离线 克莱纳·雷纳

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下问题上回复#5: 2020年11月8日,下午02:58:35»
根据我的经验,BC548和Co.并不是特别低的噪音。最好使用Ferranti / Zetex(现为DIODES,FMMT617 / 717)制造的,具有低基极扩展电阻的低饱和度类型: //www.diodes.com/assets/Datasheets/FMMT617.pdf
作为SOT23,它们应该适合您的布局,而无需更改。

此处的应用说明: //www.diodes.com/assets/App-Note-Files/dn11.pdf

更多低噪音的东西:

//beis.de/Elektronik/LNPreAmp/LNPreAmp.html

关于发明人的Brokaw带隙电池的所有信息:

//www.idt.com/us/en/document/whp/how-make-bandgap-voltage-reference-one-easy-lesson-paul-brokaw

如果必须处理离散的带隙基准,则需要设计一种混合电路,以确保温度分布均匀,并且不受湿度引起的电路板应力的影响。电阻将是薄膜MicroMELF,唯一的印刷电阻将用于对混合电路进行烘箱处理,以最大程度地降低温度漂移。该电源将是基于uA723的低噪声解决方案,只需几美分即可得到最好的解决方案。
将其放入泡沫聚苯乙烯绝缘材料中,然后将其包装在经过研磨的厚壁铝盒中,并使用馈通滤波器将噪声和RFI拒之门外。

问候,

雷纳
 
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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下方面回复#6: 2020年11月9日,上午01:20:26»
它必须是离散的带隙基准还是可接受的双晶体管或晶体管阵列? 在后一种情况下,晶体管阵列可以使自身温度稳定。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下方面回复#7: 2020年11月9日,下午02:41:56»
我猜想使用离散器件的目的是使整个芯片上的应力最小。使用阵列时,管芯变得更大,更容易受到机械应力(热应力)的影响。

干杯

安德烈亚斯
 

 离线 银背

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下方面回复#8: 2020年11月9日,下午03:12:15»
飞过你100'使用陶瓷LCC 18中配置的离散管芯的s个离散带隙基准&20包。他们最初使用Widlar配置,后来使用Brokaw配置,因为它更易于设置。在陶瓷封装中使用单个晶体管管芯解决了空间中的单事件问题。有些在太空中已有20多年的历史了,但仍然可以。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下问题上回复#9: 2020年11月9日,下午04:45:48»
这些应该控制温度吗?还是他们只是在寻找转让标准?
Otherwise 我不t really see the reason 对于 doing this, because all they prove is that "diodes work".
末尾的RCRC滤波器具有5.6Hz -3dB的频率,因此在〜50Hz以上,您可以对齐纳二极管进行相同的操作。然后,您可能需要缓冲一个高阻抗源。而且您的缓冲区会发出噪音。
因此,您并联连接了一堆SOT23晶体管以获得更多的管芯面积。那么,为什么不选择一个更大的SOT223呢?还是为什么不使用TO247?太多的设计决策没有描述...
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下问题上回复#10: 2020年11月9日,下午05:13:34»
A band gap reference can provide a stable more predictable voltage reference at 降低 voltage than a Zener can and operate over a large dynamic input voltage range. Also an important point its 我们 ed to provide IPTAT currents.
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下方面回复#11: 2020年11月9日,下午05:29:32 »
使用分立晶体管,可以选择运行高电流,从而降低噪声。但是,在热耦合和电流镜的正侧应小心。对于分立晶体管,我会增加额外的发射极电阻。

对于更大的晶体管,我不会寻找TO220或TO247,而是更像TO3-至少这是金属密封的。
晶体管的有趣之处在于降低了1 / f噪声-在这方面,一些稍大的晶体管被​​认为相对较好。 但是我还没有看到2N3055的噪声规格  :popcorn:.

我的观点't understand is why they 我们 ually only 我们 e a single junction and not some 3 要么 4 in series to start with a high voltage. For me this would be a logical way to get 降低 noise. It may be less practical on a chip, but no problem with 离散的.

已经有一些具有较低噪声的带隙基准作为单芯片(例如LTC6655和类似芯片)。不确定离散解决方案是否有真正的优势。
 

 离线 魔法

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下问题上回复#12: 2020年11月10日,晚上10:52:30»
几个月前,我曾在考虑这种事情,但没有时间去构建和使用它,然后就忘记了该项目。

关于噪声,最敏感的部分是产生PTAT的晶体管对及其相关的电阻(Johnson可以忽略不计),因为这个微小的电压被放大了许多倍,仅获得1.2V。

堆叠一堆结可能会有所帮助,这应该很容易模拟。有一些商业参考文献使用单级PTAT发生器来热补偿多个结的串联连接(我想到的是TL431,LM336),但是我'我不知道任何使用堆叠结PTAT发生器的人。邓诺为什么。

我认为像2SA1312 / 2SC3324这样的低噪声音频晶体管对于1 / f噪声可能效果很好。这些天来,具有良好的低频特性的超低rbb晶体管似乎已经不那么流行了,但是Zetex可以做到,如果只希望在音频频率上获得低得可笑的低噪声。

我提出了一个基于简化的TL431拓扑的连接电路,该电路仅使用两个晶体管(如果愿意,可以使用公共质心对)和三个电阻作为参考单元,以及一个分立的运算放大器来实现1.2V并联参考。运算放大器可能会替换为IC。关于SPICE的好处是,您可以轻松地对晶体管添加偏置电压,对电阻器添加tempco等进行试验,然后看看会发生什么。 IIRC,使用15ppm的金属膜Rs应该已经可以实现令人满意的性能。

Brokaw电池的一大难题:SPICE说它们的PSRR很差,因为这两个晶体管在不同的电流密度下工作,显然影响其早期效应的方式也不同。 TL431电池通过始终在电池两端保持稳定的参考电压来解决此问题。

编辑
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第一个似乎是当前来源。第二个有点,但我不知道'不记得我做了什么'不喜欢它。它肯定对Q3偏置电流敏感。第四个是LM385中使用的电路,而LM336几乎相同,但有两个串联的二极管,因此为2.5V。
« 最后编辑:魔术于2020年11月10日晚上10:58:14 »
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下问题上回复#13: 2020年11月11日,上午10:58:43»
这里 is a concept 对于 a stacked-junction bandgap. The current sources of course have to be 德 signed, and their ratio should be stable. The concept is pretty old. One can 我们 e less transistors in the stack but with a 降低 current in the right branch. I chose 16 because it'是一个不错的整数's约为12V工作时的最大值,并且它在右侧分支中提供了相当大的电流,这应该对噪声有益。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下问题上回复#14: 2020年11月12日,下午02:46:17»
据我了解,对于10 V参考电压,需要两条128条长链。在Digikey,20美元可购买128个双npn晶体管BCM847DS,135。那些是配对的,您可以在两个链中各放一个,以简化温度补偿。电路板面积约为50 x 50毫米,因此仍然可以放入小型TEC烤箱中。这种方法将为您提供10 V的参考电压,而无需使用增益级。

它将类似于一个Josephson数组。您需要略高于100 V的电压来驱动它,但是却没有冷冻系统,没有微波RF也没有磁场...

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下问题上回复#15: 2020年11月12日,下午03:43:18»
我不'认为一个人需要串联这么多的带隙电压。调整为零TC时,简单版本AFAIK可提供约1.24 V电压。因此,将串联的8个结点接近10 V(约9.9 V)。

对我来说,最大的问题是 如果采用离散设置,则温差足够小,并且噪声水平和稳定性是否与现成芯片竞争。自然,PAT部分具有一定的优势。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#16: 2020年11月12日,下午04:39:54»
我在上一篇文章中做出了回应,很明显,在razvan784s仿真中,单个带隙对将仅产生0.7 V的很小一部分,而在razvan784s仿真中为1.24 V / 16 = 0.0775V。

我剩下的问题是电流分配电阻。为了获得一些有趣的东西,它们应该多么精确和小巧。

迪特尔的问候
 

 离线 魔法

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下方面回复#17: 2020年11月12日,下午05:34:38»
有两个放大:
微小的ΔVbe被放大10倍或更多*,并添加到一个Vbe中以获得稳定的1.24V。
1.24V放大8倍至10V。

*取决于其初始大小,即电流密度比的对数和25°C时约60mV(对于实际的10倍比率)

看起来,用电路倍增来代替任何一种放大,噪声应该以增益的平方倍下降。

在堆叠更多的ΔVbe单元或在每个ΔVbe单元中并联晶体管以增加电流密度比之间存在折衷。
在并联晶体管之间或在一个分支中减小电流之间需要权衡,后者会导致噪声增加。
在散粒噪声和闪烁噪声(低Ic /高Ic)之间需要权衡,而我对此的经验为零,而LTspice却没有't model it.

如果要使用100V电源供电,则存在功耗(和温度均匀性)问题。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下方面回复#18: 2020年11月12日,下午07:39:14»
我喜欢razvan784s模拟的想法是建立一个"pure"无增益级的带隙基准。据我了解,这将导致最低的噪音。关于功耗:使用双晶体管时,温差已经在一定程度上得到了补偿,如果我们坚持使用razvan784模拟的10 mA,乘以100 V,电路将输出大约1 W的热量,均匀分布在大约50的面积上x 50毫米。每个晶体管对将产生约7 mW的功率,对于那些SMD部件而言,这是微不足道的。

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下问题上回复#19: 2020年11月12日,下午07:51:04»
对于离散的零件,可以将不同的零件混合在一起。具有相对较高的正向电压(例如,在0.8V范围内)的低泄漏二极管尤其令人感兴趣。这将大大减少PAT部分以补偿TC。

极端的版本是将约1.5 V且约为-2 mV / K的橙色LED与一个晶体管以适当的电流水平在低TC的情况下获得约1 V的组合。但是我知道长期稳定性对于环氧树脂外壳的LED并不是那么好。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 回复#20: 2020年11月12日,晚上11:38:08»
即使是最简单的原型,也显示出来自分立组件的带隙基准将是无用的,除非您可以构建具有紧密热耦合的元件。带隙电压差n'与每个贡献的2 mV / K TC相比,t大。

我刚刚尝试了抽屉中的一个晶体管对BC847S,它在大约20°C和10 mA / 1mA的条件下提供了相当稳定的66.65 mV。

我还尝试使用LTSpice重现以上模拟,并且无法't确认显示的结果。在1-0.239至0.239的电流比下,16个电池的输出电压要小得多,约为0.6V。温度曲线相当线性,在50°C时没有最大值。也许LTSpice不是'为此使用合适的工具。无论如何,在20°C时,它预计电池电压为66.25 mV,这似乎是正确的。

问候,Dieter
 

 离线 魔法

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#21: 2020年11月13日,上午12:02:25»
ΔVbe当然是PTAT(与绝对温度成正比)。请注意,该原理图的左侧有一个额外的二极管,这为PTAT堆栈增加了另一个600mV电压,并取消了其温度系数。

剩下的就是精确调整电流比。在整个电路中仅与一个基极或什至只是不同类型的晶体管串联添加小电压的模拟表明,完美实现补偿"by 德 sign"在现实世界中极不可能。

Similarly, 我不'还以为我们还没有看到带隙IC'至少包括一些用于生产修整的保险丝。甚至是LM317。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#22: 2020年11月13日,上午09:28:22»
是的,通过额外的二极管,我的LTSpice证实了razvan784的仿真。通过热耦合,用于TC补偿的额外二极管将再次变得困难,因为它需要具有其他二极管的平均温度。
模拟还表明电流比需要非常精确。 razvan784s模拟中的0239数字不是 't随机。 TC曲线的平坦顶部为0.238时,从50°C移至60°C。

迪特尔的问候
 

 离线 razvan784

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#23: 2020年11月13日,下午01:59:35»
感谢您对堆叠带隙概念的关注和关注。
首先,这个概念很古老,因为我've说。例如看 //www.tayloredge.com/reference/Ganssle-Pease/bobpease-bandgap.pdf 图2,或 //patents.google.com/patent/US3271660 .
I'由于不希望模拟在实际中进行转换,因此仅将其作为概念证明。

实际上,已经手动调节了电流比,以在50°C左右提供零TC。它也随着电流变化很大。
正如魔术所言,它必须针对噪声进行优化,我'我不是晶体管级别的专家。特别是对于闪烁噪声,这对于计量应用很重要,对于BC847s而言,10 mA电流可能过高,但可能适用于某些功率晶体管。对于BC847s,大约100 uA可能是一个更好的选择-根据LTSpice模型,电流比为0.184。它'很明显,如果原型制作完成,则需要调整比例(并且高度稳定),并且可能还需要主电流。

关于热匹配,我想到了类似4x4的公共质心布局。如果要使用双绞线,则可以将左串中的额外晶体管与一个调节右串中电流的晶体管配对,该晶体管的耗散应与其他晶体管相似。我希望有必要采取其他措施,例如将高导热率的PCB包裹在隔热材料中并放在厚金属盒中。整个过程可能需要进行温度控制以实现极低的TC,这就是为什么我在这些曲线的顶部选择50°C的原因。

关于10V版本,我很高兴看到至少1.2V版本已设计并运行  ; D 在那之后,放大应该相对容易。


 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#24: 2020年11月13日,下午02:42:21»
由于我们在计量学部分,因此这里是10 V带隙基准的另一个建议。它看起来与通常的齐纳参考相似。此设计仅使用npn对,因此应更易于驯服。该图的垂直刻度为400 uV = 40 ppm。

迪特尔的问候
« 最后编辑:2020年11月13日,02:44:25 pm由Dietert1 »
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下问题上回复#25: 2020年11月15日,上午09:50:12»
您可以沿着空间填充曲线在PCB的自由空间中留下一条痕迹,并将其用作温度传感器,加热器或两者。
I'm not a feature, I'm a bug! ARC DG3HDA
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#26: 2020年11月17日,下午7:19:49»
现在我用抽屉里的旧零件制作了一个原型。我找到了一些CA3039 6x二极管阵列。他们提供了一个很好且简单的带隙参考。请注意,该电路的增益较低。该图显示了六个箔电阻。 R1用于调节输出电压和TC补偿(隐藏在板下)。
令我完全惊讶的是,TC曲线在我的第一个测试中显示出最小值,需要检查一下。无论如何,虽然它在运行的最初几个小时内表现出约24 ppm的漂移,但是当在35°C附近运行时,它似乎在低ppm时是稳定的。由于最初的漂移,我将昨天和今天收集的数据分为两条曲线和直线拟合。
有些人可能不再将其视为离散解决方案。在我看来,OP提到的PTB论文是一个笑话。网路上有K.E. B. Pease发表的好论文。 Kuijk和A.Paul Brokaw。

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« 上次编辑:2020年11月17日,7:31:57 pm作者Dietert1 »
 
以下用户对此帖子表示感谢: 博士, 克莱因斯坦, 2N3055

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#27: 2020年11月17日,下午7:33:30»
该电路看起来非常简单,二极管的数量仍可控制。知道会有多少噪音吗?我知道关于噪声的香料模型不是很准确,但这至少是白噪声部分的起点。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#28: 2020年11月18日,下午12:53:17»
目前我可以'尚未回答有关噪音的信息。我认为一个人需要制作两个原型并将其放入金属外壳中以评估噪声,因此'还有更多工作要做。
在此之前,我需要了解为什么我的TC曲线中有最小值,而其他所有人似乎都具有最大值。也许不同之处在于在我的电路中二极管链不是't以恒定电流运行,但电阻器为电流源。
当您阅读论文时,他们会提到"curvature correction"-用于在某些温度范围内补偿T²项的附加电路。虽然这可能是理想的"utility references"对于计量应用,最好在恒温器中运行二极管阵列。无论如何,电路本身都包含一个不错的温度传感器。
为了进行上述测量,我使用了改良的NH2培养箱。修改使内部风扇连续运行。这样,它的性能会好很多,因为它的温度传感器位于内部散热器上。在默认的出厂配置中,当TEC关闭时,两个风扇都停止运行。然后,培养箱中的空气温度与所测量的散热器温度脱钩。

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#29: 2020年11月18日,下午01:16:28»
相反的曲率确实很奇怪,但这也是一个机会,因为这意味着对曲率有2种贡献可以作为一种曲率补偿进行补偿。

为了获得最高的稳定性,稳定的温度通常比补偿高阶效应更容易。如果线性TC部分较低,这仍然有帮助。对于高阶零件,即使是相对较小的烤箱也非常有效。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下方面回复#30: 2020年11月18日,下午02:23:55»
在此之前,我需要了解为什么我的TC曲线中有最小值,而其他所有人似乎都具有最大值。
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6d/Bandgap-charakteristic.svg/440px-Bandgap-charakteristic.svg.png
由于无法获得精确的点,因此曲线的形状将取决于电阻器。其他人可能只是稍稍高于预期,您可能会低于预期。我想,如果我纠正我'm wrong.
顺便说一句,您刚刚在家里摆放了这些组件,其中包括一堆VPG电阻器?
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#31: 2020年11月18日,下午03:44:28»
是的,几年前,我买了一袋那些1K箔电阻用于另一个项目,它们以"S102K".
我从1982年的剩余设备(Hellige Servomed)中恢复了9倍CA3039。在从10V电源以1K测试六个二极管链时,六个正向电压在19.7°C时为6.899 +/- 0.0009 V(stdev)。它们是单片阵列,并且在所有这些年之后仍然很好。今天,我在eBay上发现了FSC FSA2720p二极管阵列,看起来很相似。
是的,这些电阻器可能是TC曲线形状的。需要尝试不同的方法以了解其依赖性。通常,如果关闭调谐电阻,则根本不会有平坦的TC曲线,而是陡峭的上升或下降斜率。在我测得的40°C温度变化中,LTSPICE预测正向电压变化10%。

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#32: 2020年11月18日,下午05:29:38»
在此之前,我需要了解为什么我的TC曲线中有最小值,而其他所有人似乎都具有最大值。也许不同之处在于在我的电路中二极管链不是't以恒定电流运行,但电阻器为电流源。
在纸上,您的电路完全正常。右侧工作电流为8·ΔVbe/200Ω,与热电压和绝对温度成正比,带隙IC也是如此。好吧,假设您的二极管的行为类似于晶体管。

当您阅读论文时,他们会提到"curvature correction"-用于在某些温度范围内补偿T²项的附加电路。
彼得·布罗考'S的论文指出,最简单的方法是使用适当的漂移电阻器。顺便说一句,您为R1使用了什么,是将相同的箔电阻或其他电阻组合使用?
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#33: 2020年11月18日,下午06:34:09»
R1是1K52 SFernice箔电阻(<5 ppm / K),再加上并联的PTF56薄膜电阻器的全部微调,均为低TC。将尝试将这些1K0000电阻中的三个电阻连接为1K5,然后从那里进行调谐。并尝试另一个OpAmp,'s in a socket.

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#34: 2020年11月18日,下午07:41:41»
我对噪声进行了快速仿真,尽管在版本中仅串联了两个带隙。

One point is that the 1K Ohms resistors in series with the 降低 current "diodes"是主要的噪声源,大约是噪声功率的一半。所以有很多收获,并且有很多"diodes"系列实际上可以提供帮助。

还有一点是,OP噪声也有很多增益,'噪声被放大了大约9.6倍。

为了降低OP噪声,可以选择使用大电流串中的一个晶体管来实际进行一些放大。这样,OP噪声基本上可以被大部分已经存在的晶体管噪声代替。
修改后的电路似乎也可以工作,尽管它需要稍微不同的调整(可能是由于基极电流引起的)。

附有带有晶体管增益的修改电路。
OP前面的电阻器R4是向OP添加一些噪声的一种方式,这种方式可以看到R4噪声带来的噪声增益。
 
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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#35: 2020年11月18日,晚上08:15:46»
我也对8个串联情况进行了仿真,看起来很有希望:仿真的输出噪声约为21 nV / sqrt(Hz),最大的噪声源仍然是电阻。 因此,晶体管将不会产生非常多的1 / f噪声。

However the simulation is with the 德 fault NPN transistor model and this gives a rather high VBE. This way there is a 降低 TC to start with and thus less contribution the PAT part. 因此,对于实际零件而言,情况可能会更糟。但是,也可以使用压降相对较高的零件,例如低泄漏BAV199二极管。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#36: 2020年11月18日,晚上08:33:57»
对于晶体管,高电流(mA)下的宽带噪声主要取决于基极扩展电阻。如果它'假设为100Ω,则与每个晶体管基极串联的等效电压噪声为1.3nV / rtHz。在Dieter中's configuration that'左侧总计为4nV / rtHz,右侧总计为2nV / rtHz,差分为4.5nV / rtHz。该噪声以及电阻器噪声和放大器噪声都被放大了1700/200 = 8.5倍,因此我们应该期望超过40nV / rtHz。有些晶体管更好,有些更差,我不知道二极管如何比较。

另一件事是流过基极电阻的基极电流噪声。对于10µA的基本电流(2mA / 200),散粒噪声为1.8pA / rtHz,对于假设的100Ω来说微不足道。但是在1 / f角以下,情况会逐渐恶化。

---

A real world example of 曲率校正 in accordance with Brokaw's paper:
//zeptobars.com/en/read/AD584-reference-analog-devices

右下角是GND焊盘。在整个芯片上有十二个激光修整的薄膜电阻器(绿色)中,有一个单独的(粉红色)扩散电阻器。它与薄膜电阻器并联,然后与另外两个电阻器串联-该网络是"lower"Brokaw电池的电阻(根据数据表为R31)。随着温度升高,该电阻的阻值增大,流经该电阻的电流也线性增大,从而在参考电压中产生二次增大的分量。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#37: 2020年11月19日,下午09:19:23»
在Spice中,二极管噪声公式基本上与串联电阻有关,CA3039的规格为45 Ohm。因此,我们应具有与1K平行的大约360欧姆的源电阻,并且噪声时间G = 7.5。他们还提到了闪烁噪声。
目前,我有24小时的初始测试设置日志,HP3456A每5秒带有100个PLC样本。使用合理的烤箱和干净的电路板,电路最终的标准偏差可能为1 ppm或更小。

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« 最后编辑:2020年11月19日,09:24:49 pm Dietert1 »
 
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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#38: 2020年11月20日上午9:35:00»
具有典型大TC的相对较大的串联电阻可能是异常向上弯曲的原因。

到目前为止,噪音看起来并​​不那么好。 但是,电表参考可能已经有所贡献。 一个重要的噪声贡献也可能是OP,因为它'噪声被放大了大约10倍。

总体而言,存在一个问题,即相当大的电压(可能高达50%,但通常超过25%)来自放大的PAT部分。因此,用于设置增益的电阻会产生较大的影响。因此,对这些电阻的需求很高。 从粗略的估计来看,电阻漂移只会被2到4的因数衰减。因此,恐怕带隙基准不会提供良好的长时间基准。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#39: 2020年12月8日,下午03:18:04»
几周后,在修复了培养箱的电源故障后,基于CA3039的同一原型仍在35.5°C下运行,其漂移率为-0.20 +/- 0.10 ppm /天(忽略了HP 3456A的漂移)。同时,我得到了一些规格为2 ppm / K的1K5箔电阻。我还了解了OPA189斩波放大器在正确设置的电容器周围的性能如何。所以我希望改善噪音。

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#40: 2020年12月8日,下午05:16:58»
同时,我得到了一些规格为2 ppm / K的1K5箔电阻。我还了解了OPA189斩波放大器在正确设置的电容器周围的性能如何。所以我希望改善噪音。

知道如何使用以及使用了哪些上限会很有趣。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#41: 2020年12月8日,晚上08:42:12»
除了常用的电源缓冲电容外,我发现输入两端的1或2 nF电压也有帮助,这是一个有点不正常的运算放大器电路。该盖吸收了输入MUX的电荷注入尖峰,应靠近输入引脚放置。然后,为了使环路稳定,需要在与反馈路径平行的地方设置一个较大的电容,例如10 nF。那个应该是一个低泄漏的盖子,以节省精度。我将此设置与OPA2189一起使用,两个输入失调电压均保持小于10 uV。在该电路中,我有一个从正极输入到Gnd的第三个电容器,在这种情况下为4.7 uF。但这取决于应用程序。

今天,我还收到了我从ebay订购的二极管阵列。它们是1983年的Fairchild FSA2720P,而且看起来也是单片的。唐 '还不知道CA3039中是否有衬底二极管。具有这些二极管阵列的第一个原型具有七个二极管链,当通过1 KOhm电阻从10 V供电时,其正向电压为5.436至5.440V。当供应10.5 V电压时,其中一条链从5.440 V变为5.478V。因此,以4.5 mA运行的主链的差分电阻约为76欧姆。这次应降低噪音。

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« 最后编辑:2020年12月8日,08:45:12 pm由Dietert1 »
 
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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#42: 2020年12月9日,上午11:35:14»
除了常用的电源缓冲电容外,我发现输入两端的1或2 nF电压也有帮助,这是一个有点不正常的运算放大器电路。该盖吸收了输入MUX的电荷注入尖峰,应靠近输入引脚放置。然后,为了使环路稳定,需要在与反馈路径平行的地方设置一个较大的电容,例如10 nF。那个应该是一个低泄漏的盖子,以节省精度。我将此设置与OPA2189一起使用,两个输入失调电压均保持小于10 uV。在该电路中,我有一个从正极输入到Gnd的第三个电容器,在这种情况下为4.7 uF。但这取决于应用程序。

谢谢迪特!
这是非常有趣的,我打算评估这种类型的电荷注入滤波器,但要针对不同的应用。
这个想法来自 ST AN4587-斩波放大器的输入偏置电流.
请注意输出电压的噪声系数,这种滤波器可能会降低噪声系数。
为了我的目的进行了一些模拟和优化,对此进行更深入的研究将更适合于适当的主题,而不是此处。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#43: 2020年12月9日,下午12:34:23»
关于输出噪声:我希望您理解反馈网络将具有一个与通常的电阻分压器并联的电容分压器。 1至2 nF 这些输入可以驱动这些运算放大器而不会产生不稳定,我的意思是'限制规格。 ST论文中的10 pF提议对我来说听起来有些奇怪。可能是由于尝试保留一些带宽而导致的。我说的是直流放大器。请在这里和所附文件中查看:
//www.163115.com/forum/metrology/low-frequency-noise-of-zero-drift-amplifiers/msg3094594/#msg3094594

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#44: 2020年12月9日,下午01:33:51»
我在eevblog上找到了一个有关离散带隙引用的旧线程:

//www.163115.com/forum/projects/discrete-band-gap/msg787286/#msg787286

的东西"Analog Innovations"很有意思,这很专业-这个家伙在摩托罗拉设计了混合信号IC,后来又担任设计顾问。

来自IEEE固态电路杂志的更多设计信息:

http://www.seas.ucla.edu/brweb/papers/Journals/BRSummer16Bandgap.pdf

希望能有所帮助。

问候,

雷纳
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#45: 2020年12月9日,下午03:12:24»
您是否注意到该旧线程中的内容大部分已过时(1970年代)?当然,了解历史很有趣,但是那些先驱者对uV并不感兴趣,而对mV感兴趣,他们也没有研究噪声。他们没有'具有集成的斩波放大器。商业带隙参考向计量学水平的进展似乎很缓慢,因此可能值得仔细研究。如果五年前的一位贡献者得出了结论或解决方案,我很感兴趣。如果OP也想显示他的结果。

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#46: 2020年12月9日,下午06:31:19»
迪特尔

在过去的60年中,硅的化学和物理性质发生了什么变化?如果您想设计模拟集成电路,那么您仍然具有与Bob Widlar和Dave Talbert在1964年必须克服的硅一样的局限性,当时他们为Fairchild设计了第一个集成运算放大器uA702。顺便说一句,仅几年后,乔治·厄尔迪设计了第一款精密单片运算放大器uA725,它具有低输入噪声电压和低至10Hz的电流(1974年的OP07连同齐纳二极管用于对晶片的电压进行微调,然后是LT1001和LT1013,才40年前...)。

记住我们站在巨人的肩膀上很有帮助,他们发明了我们仍然使用的基本构件。

如果您需要有关带隙参考的更新信息,请执行以下操作:

//www.iee.et.tu-dresden.de/iee/eb/forsch/AK-Bipo/2007/AKB2007_10_Berkner_BG_Ref_Simulation_101102.pdf

哦,对不起,仍然是石器时代(2007)  :-DD

关于带隙基准的最新研究似乎仅仅集中在CMOS解决方案上,因为混合信号系统需要它们。看起来,最有趣的研究往往隐藏在付费专区的后面。

我希望诸如超精密基准之类的利基应用将来会更难生产,原因仅在于它们制造成本高,需要特殊的加工和晶圆厂,而半导体公司则可以通过需求较少的主流产品来赚更多的钱。也许我们应该重新学习如何选择和温度补偿齐纳二极管-除非它们也像低成本密封封装一样消失了?还是将LT作为独立公司处理?

问候,

雷纳


 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#47: 2020年12月9日,下午06:39:09»
1N829和类似产品变得太昂贵了,无法在许多应用中使用,通常价格在10美元或以上,我敢打赌,年产量会越来越小。自己动手做一个DIY参考是一件好事,开发和理解它的练习可以使您保持敏锐。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#48: 2020年12月9日,下午09:04:08»
该线索始于一份报告,该报告称,德国国家PTB研究所试图证明其低噪声,ppm精度的带隙基准能够与常规的齐纳基准竞争,但直到现在都无济于事。我认为这是一个持续的追求,没有一个好的答案。

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#49: 2020年12月9日,下午09:58:39»
关于此主题已有相当多的研究,并且一些商用带隙基准确实是低噪声的(例如LTC6655),但并不真正优于基于齐纳基准的基准。

我看到的最大缺点是,要依靠稳定的电阻比来缩放PAT部分。在普通电路中,电阻漂移仅应衰减约2-​​4倍。与获得50-100的补偿齐纳二极管相比,它相当差。
好处是8倍的带隙电压相对接近10 V,因此定标电阻器的灵敏度会降低。对于10 V参考电压,它可能仍然具有竞争力-只是关键电阻发生了变化: 7 V齐纳二极管具有7至10 V的临界缩放比例。带隙具有关键的PAT缩放比例,但可能具有较小的关键电压缩放比例。

变得非常规的我更喜欢基于JFET的(JRV)参考,就像在并行线程中一样。它显示为低噪声(尤其是在较高频率范围内) 和2N4391在TO18中仍然可用。极限部件(阈值在10.6 V附近)甚至可以直接提供10 V附近的参考电压。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下问题上回复#50: 2020年12月9日,晚上11:23:52»
Meanwhile i finished a second prototype with the 7-fold diode arrays and put it into the incubator. Noise improved and there is no longer any significant excess noise over the noise of the HP 3456A. This time i see a maximum of the TC curve. Since the new diode arrays have much 降低 diode resistance the maximum is now closer to the ideal band gap voltage 8 * 1.22 V = 9.76 V, maybe at 9.88 V. The adjustment resistor went from 1K5 down to about 1K05.

需要更多时间定位平顶并观察漂移,但看起来很有希望。可能会尝试将这些二极管阵列放入陶瓷外壳中。塑料的每个1.95美元,CDIP会贵一些。

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#51: 2020年12月10日,上午12:52:50»
LM194 / LM394匹配NPN晶体管的旧应用笔记显示了带隙参考的示意图:
//www.ti.com/lit/an/snoa626b/snoa626b.pdf
那些零件已过时>已有10年的历史了,但Analog Devices仍在以密封封装MAT12制造匹配的NPN对。它's maybe worth a try?
//www.analog.com/en/products/mat12.html
 
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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#52: 2020年12月10日,下午01:40:35»
感谢LM194应用笔记,但请尝试理解为什么该电路在1.21 V输出上输出20 uVrms噪声。如果有八个,则在10 V输出上意味着约60 uVrms。据我所记得,像LTZ1000这样的齐纳基准电压约为1 uVrms。带隙电路是't even close.

按照建议对晶体管进行布线时,实际上是在测试其基极-发射极二极管的带隙。左LM194晶体管的电压约为0.6 V / 40 KOhm = 15 uA。但这是集电极电流。当hfe约为300时,这意味着基极-发射极二极管仅获得0.05 uA。另一个晶体管的功耗甚至降低了10倍-仅5 nA。

In my circuit the 二极管 get about 4.5 mA and at 0.64 mA. That makes a difference. The diode arrays i am 我们 ing are good 对于 100 mA, so i may 我们 e them at 9 mA and 0.64 mA to reduce the PTAT term even further.

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« 最后编辑:2020年12月10日,02:42:28 pm Dietert1 »
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#53: 2020年12月10日,下午01:51:08»
It was 德 signed to be a low power reference, powered by batteries, as written in the text. The collector currents can be increased by changing the collector resistor values, 降低ing the noise...
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#54: 2020年12月10日,下午03:14:48»
希望您能尽快展示您的版本。

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#55: 2020年12月10日,下午06:32:02»
Bandgap reference noise is high 对于 the reasons given but it can be 降低 if operated at higher currents.  Ultimately noise is limited by the base-spreading resistance so 降低 noise should be available in a 离散的 德 sign by 我们 ing ring emitter transistors and similar.  The LM194 and MAT series of integrated transistors also have 降低 base-spreading resistance than common transtors.
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#56: 2020年12月12日,上午08:28:30»
这是我的第二个基于二极管阵列的带隙基准的对数日志,它是在100 PLC模式下使用HP 3456A的5秒时间序列。参考是在30°C的培养箱中,我们可以看到恒温器循环的幅度约为11 ppm。我们还可以看到HP 3456A的1 ppm步进。在此水平下,测量无噪声。

奇怪的是,该参考在约9.51 = 8x 1.19 V时显示了零TC。

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« 上次编辑:2020年12月13日,上午07:25:47 Dietert1 »
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#57: 2020年12月21日,上午11:17:43»
为孵化器周期引入的波制作了一个简单的解调器(约70到90个样本)。第一步是运行平均值为20点,然后确定附近的最小值和最大值的平均值。最后,调制有助于克服用作记录仪的HP 3456A的1 ppm = 10 uV分辨率极限。在其他测试中,对于使用HP 3456A进行的类似测量,发现本征噪声电平为0.4 uV。
该图显示了一周内每小时的平均值。垂直刻度为每单位1 ppm。蓝色数据点在统计上彼此独立。我们观察到一个过程或多个过程的混合具有非常低的噪声。首先,有一些指数衰减,可能是湿度。 12月17日至20日之间出现24小时周期,可能是环境温度。
每小时差异确定的噪声约为1 uV,包括HP 3456A内部LM399的参考噪声。我暂时认为'将带隙参考放入密封的线性炉中以使其变得有用是值得的。

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#58: 2020年12月25日,下午12:53:54»
为孵化器周期引入的波制作了一个简单的解调器
您可以通过在室内加入一些瓶装水并用泡沫聚苯乙烯覆盖PCB来减少这种影响。
 

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Re: A 离散的 bandgap reference
« 在以下回复#59: 2020年12月25日,下午06:20:27»
参考板已经包装好并放入塑料袋中,以保护其免受培养箱内部风扇的侵害。上面显示的几ppm的强调制是一个快速反应,可能是热EMF。 TC曲线平坦顶部的曲率无法解释这种调制。
很快将有两个精密烤箱,类似于我们的LTFLU参考。他们将坐在标准的Fischer散热器上。并且将有一个内部有1.5到2厘米聚苯乙烯泡沫隔离的塑料盖。有一个用于快速温度控制的10K热敏电阻。精细控制将取决于主二极管串电压(TC约为-16 mV / K)。为了检查参考噪声有多低,我想要其中两个。
另外,我还需要了解如何将新的参考电压调整到更接近10 V的水平。而且,TC曲线在不同的输出电压下可能看起来会有所不同。

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