Перейти к содержанию

Источники опорного напряжения

Источник опорного напряжения задаёт масштаб для АЦП, ЦАП, компараторов и стабилизаторов: насколько он точен и стабилен, настолько точны и измерения. Здесь — карточки популярных микросхем и строки даташита, по которым их выбирают.

Источник опорного напряжения — микросхема, которая выдаёт стабильное известное напряжение независимо от питания, тока и температуры. Как он устроен и чем отличается от стабилизатора — в статье «Источник опорного напряжения».

Карточки

МикросхемаТипНапряжениеТокОсобенность
LM4040, LM4041шунтовой, двухвыводной1,225–10 Вот 45–60 мкАточность до 0,1 %, устойчив с любой ёмкостью
TL431шунтовой, регулируемый2,495–36 Вдо 100 мАработает и как опорный, и как шунтовой стабилизатор

Что смотреть в даташите

Строка даташитаЧто означает
Initial accuracy, toleranceпогрешность при 25 °C — убирается калибровкой
Temperature coefficient, ppm/°Cдрейф с температурой — калибровкой не убирается
Minimum operating currentток, ниже которого шунтовой источник не стабилизирует
Dynamic impedanceнасколько напряжение меняется с током
Noiseшум в полосе, обычно 10 Гц – 10 кГц
Long-term stabilityуход за 1000 часов работы
Thermal hysteresisсдвиг после циклов нагрева и охлаждения

Для АЦП суммарную погрешность опорного сравнивают с шагом кода: у 12-битного АЦП шаг — около 0,024 % шкалы, и даже источник класса 0,1 % без калибровки даёт ошибку в несколько младших разрядов.

Готовятся к публикации

Последовательные источники REF50xx, REF30xx

Частые вопросы

Зачем внешний источник опорного напряжения, если у АЦП есть встроенный?

Встроенный бывает очень неточным: у ATmega328P внутренний опорный 1,1 В по даташиту лежит в пределах от 1,0 до 1,2 В, то есть разброс до ±9 %. Внешний класса 0,1 % с температурным коэффициентом 100 ppm/°C, как LM4040A, задаёт масштаб АЦП с известной точностью, и её можно учесть в бюджете погрешности. Кроме того, внешний опорный можно поставить сразу на несколько АЦП и ЦАП.

Чем шунтовой источник отличается от последовательного?

Шунтовой — LM4040, LM4041, TL431 — включается как стабилитрон параллельно нагрузке через резистор и потребляет ток, даже когда нагрузке он не нужен. Последовательный стоит между питанием и нагрузкой, как стабилизатор, и потребляет только свой ток покоя. Шунтовые проще и дешевле, последовательные экономичнее при переменной нагрузке.

Что важнее для источника опорного напряжения — точность или дрейф?

Зависит от того, можно ли откалибровать систему. Начальную погрешность убирает калибровка, а температурный дрейф и долговременную нестабильность — нет. TI для LM4040 приводит суммарный допуск по температуре: у класса A в промышленном диапазоне ±0,75 % против 0,1 % при 25 °C.

Смотрите также