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AD780是超高精度带隙基准电压

2023-06-08 01:44:00

功能特色：引脚可编程2.5 V或3.0 V输出；超低漂移：最大3ppm/c；高精度：最大2.5 V或3.0 V 1 mV；低噪声：100 nV/√Hz；降噪能力；低静态电流：最大1毫安；输出微调能力；当前引用的插件升级；温度输出引脚；串联或并联模式操作（2.5 V，3.0 V）。

产品描述

AD780是一种超高精度带隙基准电压提供2.5 V或3.0 V输出4.0 V和36 V。低初始误差和温度漂移，结合低输出噪声和驱动电容使AD780成为增强高分辨率ADC和DAC的性能通用精密参考应用。独特的低净空设计有助于5.0V±10%的3.0V输出输入，使ADC的动态范围提高20%，使用现有2.5 V参考电压时性能过高。

AD780可用于高达10毫安的源或汇，并且可以在串联或并联模式下使用，因此允许无外部元件的正或负输出电压。就这样几乎适用于任何高性能参考应用。与其他竞争对手不同，AD780没有“区域”当电源上使用1μf旁路电容器时，该部件在所有负载条件下都是稳定的。AD780上提供温度输出引脚。这提供了一个输出电压随温度线性变化，允许AD780被配置为温度传感器同时提供稳定的2.5V或3.0V输出。

AD780是针对LT1019（a）–2.5和AD680。后者的目标是低功耗应用。AD780有三个等级，塑料浸渍，SOIC，以及cerdip软件包。公元780AN，公元780AR，公元780BN，AD780BR和AD780CR规定在-40°C下运行至85°C。

产品亮点

1、AD780提供可编程2.5 V或3.0 V引脚从4V到36V输入的输出。

2、初始精度和温度的激光微调系数在没有使用外部组件。AD7800亿最大从-40°C到+85°C的变化为0.9 mV。

3、对于需要更高精度的应用程序，可以选择提供微调连接。

4、AD780噪声极低，通常为4μV p-p0.1赫兹至10赫兹，宽带谱噪声密度为通常为100 nV/√Hz。如果需要，可以进一步减少，只需使用两个外部电容器。

5、温度输出引脚使AD780能够配置为温度传感器，同时提供稳定的输出参考电压。

操作理论

带隙基准是低电源电压和低功率电压基准应用的高性能解决方案。在这种技术中，正温度系数的电压与晶体管vbe的负系数相结合，产生恒定的带隙电压。

在ad780中，带隙单元包含两个npn晶体管（q6和q7），其发射极面积相差12。他们vbe的差异产生了r5的ptat电流。这反过来在r4上产生ptat电压，当与q7的vbe结合时，产生不随温度变化的电压vbg。采用精密激光微调电阻等专利电路技术，进一步提高漂移性能。

AD780的输出电压由放大器反馈回路中电阻器R13、R14和R15的配置决定。这将输出设置为2.5 V或3.0 V，具体取决于R15（引脚8）是否接地。

AD780的一个独特特点是高增益放大器的低净空设计，它从低至4.5V（或从4.0V输入2.5V）的输入电压产生精确的3V输出。放大器的设计也允许零件与当电流被强制输入输出端时，vin=vout。这使得AD780可以作为一个双端并联调节器工作，提供一个-2.5V或-3.0V参考电压输出，无需外部元件。PTAT电压还用于向用户提供温度计输出电压（在引脚3处），该电压以大约2 mV/℃的速率增加。

AD780的NC引脚7是一个20 kΩ的V+电阻，仅用于生产测试。目前正在使用LT1019自加热器引脚（引脚7）的用户必须考虑加热器电源上的不同负载。

应用AD780

AD780可以在没有任何外部组件的情况下使用，以达到指定的性能。如果向插脚2供电，并且插脚4接地，则插脚6提供2.5 V或3.0 V输出，具体取决于插脚8处于未连接状态还是接地状态。

如果应用中的负载电容预计大于1nf，则应使用1μf（vin到gnd）的旁路电容器。2.5 V模式下的AD780通常在5 V时吸收700微安的IQ。这将增加约2微安/伏，直至36 V。

使用连接在VOUT、Trim和GND之间的单个25 kΩ电位计，初始误差可以为零。这是一个调整范围为±4%的粗略微调，仅为与其他参考文献兼容而包含在本文中。通过将一个大值电阻器（例如1–5 MΩ）与电位计的刮水器串联插入，可以实现微调。见上图2。对于2.5 V或3.0 V模式，以输出分数表示的微调范围仅大于或等于2.1 kΩ/r满。外部零电阻影响整体温度系数的系数等于vout零位的百分比。

例如，微调电路引起的1毫伏（0.03%）的输出位移（100 ppm/℃）零电阻将使输出漂移小于0.06 ppm/℃（0.03%200 ppm/℃，因为AD780内部电阻的温度系数也小于100 ppm/℃）。

噪声性能

如果需要，ad780的令人印象深刻的噪声性能可以通过添加两个电容器来进一步改进：在输出和接地之间添加一个负载电容器c1，在温度引脚和接地之间添加一个补偿电容器c2。合适的数值如图3所示。

c1和c2还改善了ad780在负载瞬态下的沉降性能。噪声性能的改善如下图4、5和6所示。

噪声比较

ad780的宽带噪声性能也可以用ppm表示。C1、C2的典型性能为0.6ppm，无外部电容器的典型性能为1.2ppm。此性能分别比LT1019的指定性能低7和3。

温度性能

AD780结合了专利电路设计技术、精密薄膜电阻和漂移微调，在温度下提供了卓越的性能。温度性能以ppm/℃表示，但由于温度特性的非线性，采用箱式试验方法对零件进行试验和说明。非线性采用图7所示的特征S形曲线的形式。盒子测试法围绕这条曲线形成一个矩形盒子，在指定的温度范围内封闭最大和最小输出电压。指定的偏移量等于此框对角线的坡度。

温度输出引脚

AD780提供随温度线性变化的“温度”输出（引脚3）。该输出可用于监测系统环境温度的变化，并在需要时启动系统校准。25°C时电压VTEMP为560 mV，温度系数约为2 mV/°C。图8显示了运算放大器输出时的典型VTEMP温度特性曲线，不可逆增益为5。

由于温度电压是从带隙核心电路获得的，因此从该引脚引出的电流将对vout产生显著影响。必须小心使用合适的运算放大器缓冲温度输出，例如op07、ad820或ad711（所有这些都会导致vout的变化小于100微伏）。项目P和VOUT之间的关系如下： 1.2.webp

请注意当前对vout的依赖因子有多敏感。从温度引脚引出的大量电流，即使是几十微安的电流，也会导致VOUT和温度输出失效。

c1和c2的选择主要取决于对相对平坦响应的需求，这种响应在输出处的高频噪声中很早就消失了。但在选择这些电容器方面有相当大的余地。例如，用户实际上可以将一个巨大的C2放在温度管脚上，而输出管脚上没有。然而，必须在温度管脚处放置很少或大量电容。电容的中间值有时会引起振荡。无论如何，用户应该遵循图3中的建议。

温度传感器电路

图9所示的电路是一个温度传感器，它将温度输出电压放大5倍多一点，以提供更宽的满标度输出范围。微调器可用于调整输出，使其精确变化10毫伏/摄氏度。为了减小电阻随温度的变化，应使用具有低温系数的电阻，如金属薄膜电阻。

供电电流温度过高

AD780的静态电流将在温度和输入电源范围内略有变化。测试限值为工业温度范围1毫安，军用温度范围1.3毫安。输入电压和温度变化的典型性能如下图10所示。

开启时间

在规定的误差范围内，输出电压达到其最终值所需的时间被定义为导通稳定时间。影响这一点的两个主要因素是有源电路的稳定时间和芯片上的热梯度稳定时间。典型的沉降性能如下图11所示。AD780在10微秒内沉降到其最终值的0.1%以内。

动态性能

AD780的输出级被设计为提供优越的静态和动态负载调节。图12显示了AD780在驱动0毫安到10毫安负载时的性能。

动态负载可以是阻性和电容性的。例如，负载可以通过长电容电缆连接。下面的图13显示了AD780驱动1000 pF、0毫安到10毫安负载的性能。

高分辨率+5v数据转换器的精度基准

AD780非常适合作为大多数+5V高分辨率ADC的参考。AD780在任何电容负载下都是稳定的，它具有优越的动态负载性能，3.0V的输出为转换器提供了最大的动态范围，而不需要额外的昂贵的缓冲放大器。AD780适合的众多ADC之一是AD7884，一种16位高速采样ADC。（见图15。）这一部分以前需要一个精密的5.0V参考电压、电阻分压器和缓冲放大器来完成这一功能。