Перейти к содержанию

Метод коробки (box method)

У источника опорного напряжения ТКН 3 ppm/°C, но выход меняется с температурой не по прямой. В даташитах это число почти всегда получено методом коробки — и пересчитывать его в милливольты нужно по правилам этого метода.

Обновлено Редакция GAW

Метод коробки (box method) — способ задать температурный коэффициент выходного напряжения источника опорного напряжения через размах выхода на всём диапазоне температур. На графике зависимости напряжения от температуры строят прямоугольник — «коробку»: по горизонтали — от наименьшей до наибольшей температуры испытаний, по вертикали — от наименьшего до наибольшего напряжения. ТКН — это наклон её диагонали, отнесённый к номиналу (REF50xx, ур. 3):

ТКН=Uвых.max−Uвых.minUвых⋅(Tmax−Tmin)⋅106 ppm/°C.\text{ТКН} = \frac{U_\text{вых.max} - U_\text{вых.min}}{U_\text{вых} \cdot (T_\text{max} - T_\text{min})} \cdot 10^6\ \text{ppm/°C}.

Так задан ТКН, например, у REF50xx (TI) и ADR4525 (ADI).

Что из этого следует

ТКН по коробке — среднее значение: на отдельных участках выход меняется быстрее или медленнее, а форма кривой зависит от архитектуры и коррекции кривизны (SNAA320B, разд. 3.2). Поэтому обратный пересчёт честен только на всём испытанном диапазоне: изменение напряжения ≤ ТКН × (Tmax − Tmin). TI подчёркивает, что брать надо весь диапазон испытаний, даже если прибор работает в более узком (SSZTAX8). Для 1 ppm/°C это 0,007 % на 0–70 °C и 0,0165 % на −40…125 °C (SNAA320B, табл. 3-2). Наш расчёт для REF5025 стандартного класса: 8 ppm/°C × 165 °C = 1320 ppm, около 3,3 мВ при 2,5 В.

Коробка, «бабочка» и от 25 °C

Как задан ТКНПример
методом коробкиADR4525 класса B — 2 ppm/°C
методом «бабочки» (butterfly)ADR4525 класса B — 4 ppm/°C
в ppm/°C от значения при 25 °CLM4040 — ±100 ppm/°C
наибольшим отклонением в милливольтахTL431 — VI(dev)

Данные — ADR4525 (табл. 2), LM4040 и TL431. Для одной и той же микросхемы ADI указывает по «бабочке» вдвое большее число, чем по коробке. Поэтому, сравнивая источники по ТКН, сначала смотрят сноску о методе. Калькулятор погрешности опорного напряжения учитывает метод отдельно. Кроме температурного дрейфа у опорного есть температурный гистерезис — коробка его не описывает.

Частые вопросы

Почему нельзя взять ТКН и умножить на свой диапазон температур?

Потому что коробка описывает размах выхода на всём испытанном диапазоне, а не наклон. Кривая нелинейна, и на узком участке, особенно с краю, изменение может быть больше, чем ТКН × ширину участка. TI советует умножать на весь испытанный диапазон, даже если рабочий уже (SSZTAX8). Наш расчёт для ADR4525 класса B: 2 ppm/°C × 165 °C = 330 ppm, или около 0,83 мВ при 2,5 В.

Чем коробка отличается от «бабочки»?

Это два разных способа пересчитать одну и ту же кривую в ppm/°C, и для одной микросхемы они дают разные числа: у ADR4525 класса B — 2 ppm/°C по коробке и 4 ppm/°C по «бабочке» (табл. 2). Сравнивать источники можно только при одинаковом методе, а пересчитывать в милливольты — по тому методу, которым задан ТКН.

Все ли производители задают ТКН коробкой?

Нет. У шунтового LM4040 ТКН задан в ppm/°C от 25 °C, а TI сама пересчитывает его в допуск на весь диапазон; у TL431 вместо ТКН дано наибольшее отклонение напряжения в милливольтах в диапазоне температур. Метод обычно указан в сноске или формуле к таблице характеристик.

Источники

  1. Texas Instruments. REF50xx Low-Noise, Very Low Drift, Precision Voltage Reference, SBOS410O — разд. 8.3.2, ур. 3 — дрейф вычисляется методом коробки: (VOUTMAX − VOUTMIN) / (VOUT × диапазон температур) × 10^6 ppm; наибольший дрейф 2,5 ppm/°C (улучшенный класс), 3 ppm/°C (высокий), 8 ppm/°C (стандартный)
  2. Texas Instruments. Voltage Reference Selection and Design Tips For Data Converters, SNAA320B — разд. 3.2 — температурный дрейф обычно задаётся методом коробки; это среднее значение, на отдельных участках дрейф больше или меньше; форма кривой зависит от архитектуры и коррекции кривизны; табл. 3-2 — 1 ppm/°C даёт 0,007 % на 0–70 °C, 0,0125 % на −40…85 °C, 0,0165 % на −40…125 °C
  3. Texas Instruments. Find the «Goldilocks» Voltage Reference for Your Application, SSZTAX8 — раздел Temperature Coefficient — изменение напряжения = ТКН × испытанный диапазон температур; даже при более узком рабочем диапазоне берут весь испытанный, потому что зависимость нелинейна
  4. Analog Devices. ADR4520/ADR4525/ADR4530/ADR4533/ADR4540/ADR4550, Rev. G — табл. 2 — TCVOUT методом коробки и методом «бабочки»: класс D 0,8 / 1,6, C 1 / 2, B 2 / 4, A 4 / 8 ppm/°C

Нашли ошибку?

Смотрите также