陶瓷基準(zhǔn)電壓源如何增強(qiáng)長(zhǎng)期漂移性能

基準(zhǔn)電壓源在確保測(cè)量電壓的電子系統(tǒng)的測(cè)量值正確方面起著重要作用。在測(cè)量系統(tǒng)中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）將輸入電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。然后，ADC生成一個(gè)代碼，表示輸入信號(hào)與該基準(zhǔn)電壓之間的關(guān)系。如果基準(zhǔn)電壓存在誤差，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。

為特定功能選擇合適的基準(zhǔn)電壓源需要考慮一些頂線(xiàn)精度規(guī)格：

初始精度，或室溫下的精度

和溫度系數(shù)，或輸出電壓隨溫度的變化

考慮到這些參數(shù)，您如何選擇？假設(shè)您要求基準(zhǔn)電壓源在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的總精度為 ±0.2%。在這種情況下，您可以使用初始精度為 ±0.1% 且溫度系數(shù)為 ±10ppm/°C 的基準(zhǔn)電壓源。 在 25°C 和 125°C 之間，溫度系數(shù)可以變化為 10ppm/°C x 100°C 或 1000ppm （0.1%）。因此，您可以預(yù)期總誤差（初始 + 漂移）小于 ±0.2%。

您可能希望改善總誤差。在這種情況下，您可以選擇具有更小的初始誤差和/或溫度系數(shù)值的更高精度基準(zhǔn)電壓源。您通?？梢愿兄x更復(fù)雜的設(shè)計(jì)和校準(zhǔn)技術(shù)來(lái)改進(jìn)規(guī)格。

隨著準(zhǔn)確性的提高，其他誤差源變得更加明顯。長(zhǎng)期漂移（LTD）就是這樣一個(gè)誤差源;這在更高性能的系統(tǒng)中尤其重要。LTD由上電時(shí)給定基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓偏移來(lái)標(biāo)記，該偏移量隨時(shí)間以選定的時(shí)間間隔測(cè)量。1數(shù)據(jù)手冊(cè)通常顯示工作 1，000 小時(shí)后的典型漂移。LTD是由許多因素引起的， 一個(gè)主要的因素是電路板組裝過(guò)程中發(fā)生的封裝應(yīng)力.暴露在高溫下會(huì)導(dǎo)致塑料IC封裝的形狀略有變化，這會(huì)對(duì)基準(zhǔn)電壓芯片施加壓力。在數(shù)小時(shí)的過(guò)程中，組件應(yīng)力穩(wěn)定，基準(zhǔn)電壓源的輸出發(fā)生變化。發(fā)生多少變化將取決于電路設(shè)計(jì)、布局和封裝等因素;它通常在 ppm 的 10 量級(jí)。

圖2顯示了典型基準(zhǔn)電壓源的LTD，很明顯，在非常高精度的測(cè)量系統(tǒng)中，LTD可能足夠大，足以隨著時(shí)間的推移影響精度。為了提高系統(tǒng)的初始精度，您可以在組裝后立即執(zhí)行系統(tǒng)校準(zhǔn)。但變化仍然會(huì)在數(shù)周甚至數(shù)月內(nèi)發(fā)生。

圖2.塑料參考的有限公司圖。

您還可以應(yīng)用各種技術(shù)來(lái)改善校準(zhǔn)后LTD。在校準(zhǔn)之前，您可以在電路板上燃燒幾個(gè)月;但是，這種方法不是非常實(shí)用。您還可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)使電路板經(jīng)過(guò)一兩個(gè)溫度循環(huán)。這種方法通常有助于更快地解決壓力。

還有IC制造方面的考慮。例如，電壓基準(zhǔn)電壓源芯片的封裝類(lèi)型提供了比傳統(tǒng)塑料封裝更穩(wěn)定的選擇。陶瓷封裝是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，因?yàn)樗鼈兊慕M裝后彎曲水平遠(yuǎn)低于塑料封裝。因此，它們可以顯著改善LTD。雖然早期的陶瓷封裝往往偏大，但當(dāng)今更緊湊的陶瓷封裝的 3mm x 3mm 尺寸滿(mǎn)足了需要小元件的密集電路板的要求。

使用更好的封裝類(lèi)型可以產(chǎn)生顯著的好處。在圖3中，您可以看到與圖2相同的基準(zhǔn)電壓源IC，但它安裝在新的陶瓷封裝中。顯然，LTD在陶瓷封裝方面要好得多。

圖3.用于陶瓷參考的LTD圖。

對(duì)于高精度工業(yè)和過(guò)程控制、精密儀器儀表、高分辨率ADC和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）等應(yīng)用，MAX6079等低噪聲、低漂移基準(zhǔn)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。MAX8采用小型6079引腳密封陶瓷封裝，隨時(shí)間、溫度和濕度變化具有低漂移。對(duì)于手機(jī)、工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)和便攜式電池供電設(shè)備等應(yīng)用，MAX6279陶瓷并聯(lián)電壓基準(zhǔn)是一個(gè)有價(jià)值的選擇。MAX6279為精密、兩端分流模式、帶隙電壓基準(zhǔn)，提供1.225V固定反向擊穿電壓，隨時(shí)間、濕度和溫度變化提供穩(wěn)定的結(jié)果。

總之，對(duì)于高性能測(cè)量系統(tǒng)，準(zhǔn)確穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓源是其面包和黃油。在小尺寸內(nèi)提高系統(tǒng)性能需要增強(qiáng)LTD性能，而這可以通過(guò)在緊湊型陶瓷封裝中安裝基準(zhǔn)電壓源來(lái)實(shí)現(xiàn)。

審核編輯：郭婷