Перейти к содержанию

Температурный гистерезис источника опорного напряжения

Источник опорного напряжения нагрели до 125 °C, охладили до −40 °C и вернули к комнатной температуре — а напряжение уже не то, что было до цикла. Этот остаточный сдвиг называют температурным гистерезисом.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Температурный гистерезис (thermal hysteresis) — разность выходного напряжения источника опорного напряжения при одной и той же температуре, обычно 25 °C, до и после цикла изменения температуры. Классический цикл — от комнатной температуры к наименьшей и наибольшей рабочей и обратно (SSZTAX8). TI объясняет эффект механическими напряжениями в корпусе и кристалле от теплового расширения; если прибор работает при постоянной температуре, гистерезис его почти не касается.

Значения в даташитах

ИсточникЦиклГистерезис
ADR4525 (A/B/C)25 → 125 → −40 → 25 °C−13 ppm тип.
ADR4525 (A/B/C)25 → 125 → 25 °C−97 ppm тип.
ADR4525 (A/B/C)25 → 70 → 0 → 25 °C−8 ppm тип.
REF50xxI, VSSOP / SOICпервый цикл50 / 70 ppm тип.
LM4040−40…125 °C0,08 % тип.

Данные — ADR4525 (табл. 2), REF50xx (разд. 6.5), LM4040. В этих даташитах гистерезис дан типовым значением и только для указанного цикла: у ADR4525 после нагрева без охлаждения он в несколько раз больше, чем после полного цикла. У LM4040 TI определяет его как разность напряжений при 25 °C после охлаждения до −40 °C и после нагрева до 125 °C.

Как учитывать

В бюджете погрешности опорного гистерезис идёт отдельной строкой, рядом с ТКН и долговременным дрейфом (SNAA320B, ур. 1–2). TI предлагает задавать себе вопрос, будет ли система циклически нагреваться и охлаждаться: если да, гистерезис важен, если температура постоянна — меньше (SSZTAX8). Наш вывод: в аппаратуре, которая много раз проходит циклы, после каждого из них выход может оказаться в другой точке в пределах гистерезиса.

Не путать

С гистерезисом тепловой защиты: там это разность температур отключения и повторного включения микросхемы, а не сдвиг напряжения. И с гистерезисом компаратора и триггера Шмитта — разностью порогов переключения.

Частые вопросы

Чем гистерезис отличается от температурного дрейфа?

Дрейф (ТКН) — обратимое изменение: вернули температуру — вернулось и напряжение. Гистерезис — то, что не вернулось: разница напряжений при одной и той же температуре 25 °C до и после цикла нагрева и охлаждения (SSZTAX8). Поэтому он считается отдельной строкой бюджета.

Почему у ADR4525 полуцикл даёт больше, чем полный цикл?

По таблице ADI после нагрева до 125 °C и возврата к 25 °C сдвиг −97 ppm, а после полного цикла с захолаживанием до −40 °C — −13 ppm: охлаждение частично возвращает напряжение. Наш вывод: гистерезис зависит от того, через какие температуры прибор прошёл последним, и одно число в даташите описывает только указанный там цикл.

Можно ли убрать гистерезис калибровкой?

TI в табл. 5-1 SNAA320B относит гистерезис к ошибкам, которые убирает калибровка, но в собственном примере (табл. 4-1) оставляет его в итоге после калибровки. Наш вывод: калибровка учитывает сдвиг, накопленный до неё, а следующий цикл температур может сдвинуть напряжение снова.

Источники

  1. Texas Instruments. Find the «Goldilocks» Voltage Reference for Your Application, SSZTAX8 — раздел Thermal Hysteresis — разность выходного напряжения при комнатной температуре до и после полного цикла: от комнатной до минимума и максимума и обратно, измерение при 25 °C; причина — механические напряжения в корпусе и кристалле из-за теплового расширения; при постоянной температуре влияет меньше; LM4140 — 20 ppm
  2. Analog Devices. ADR4520/ADR4525/ADR4530/ADR4533/ADR4540/ADR4550, Rev. G — табл. 2 — гистерезис ADR4525 классов A/B/C: полный цикл +25 → +125 → −40 → +25 °C — −13 ppm тип.; полуцикл 25 → 125 → 25 °C — −97 ppm тип.; цикл 25 → 70 → 0 → 25 °C — −8 ppm тип.
  3. Texas Instruments. LM4040 Precision Micropower Shunt Voltage Reference, SLOS456Q — электрические характеристики — гистерезис 0,08 % (столбец Typ) при цикле −40…125 °C; сноска: разность напряжений при 25 °C после охлаждения до −40 °C и после нагрева до 125 °C
  4. Texas Instruments. REF50xx Low-Noise, Very Low Drift, Precision Voltage Reference, SBOS410O — разд. 6.5 — гистерезис REF50xxI: корпус VSSOP 50 ppm, SOIC 70 ppm (первый цикл), типовые
  5. Texas Instruments. Voltage Reference Selection and Design Tips For Data Converters, SNAA320B — разд. 4, ур. 1–2 и табл. 4-1 — гистерезис входит отдельной строкой в бюджет ошибки опорного; табл. 5-1 — относится к ошибкам, устраняемым калибровкой

Нашли ошибку?

Смотрите также