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Spannungsreferenzen

Genauigkeit kann man wählen

19. November 2014, 9:52 Uhr | Ralf Higgelke

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Auswahl einer Spannungsreferenz

Betrachten wir nun, wie man diese Informationen nutzt, um die geeignete Spannungsreferenz auszuwählen. Wenn die Spannung der Stromversorgung sehr hoch ist, kann eine Shunt-Referenz mit zwei Anschlüssen die beste Wahl sein. Wird andererseits erwartet, dass sich die Versorgungsspannung oder der Laststrom stark verändern, dann ist wahrscheinlich eine Serien-Referenz die bessere Wahl.

Bei der Berechnung der Gesamtgenauigkeit der Referenz, sollte man die Genauigkeit berücksichtigen, welche die Anwendung benötigt. Man multipliziert dazu die Temperaturdrift mit dem spezifizierten Temperaturbereich der Spannungsreferenz. Linear Technology gibt garantierte Spezifikationen über unterschiedliche Temperaturbereiche heraus, zum Beispiel 0 °C bis +70 °C, -40 °C bis +85 °C und -40 °C bis +125 °C. Um eine Vorstellung der Gesamtgenauigkeit zu erhalten, addiert man den anfänglichen Genauigkeitsfehler, die thermische Hysterese und die Langzeitdrift über die beabsichtigte Produktlebenszeit hinzu. Für die anspruchsvollsten Applikationen können auch noch Rauschfehler sowie Fehler der Versorgungsspannungsänderung und Lastregelung hinzugefügt werden.

Als Beispiel hätte eine Referenz mit 0,1% (1000 ppm) anfänglicher Fehlertoleranz, 25 ppm/K Temperaturdrift über den Bereich -40 °C bis +85 °C, 200 ppm thermische Hysterese, 2 ppm Rauschen (Spitze-Spitze) und 50 ppm/√(1000 Stunden) Langzeitstabilität einen Gesamtfehler von über 4300 ppm zum Zeitpunkt, an dem die Schaltung zum ersten Mal eingeschaltet wird. Dieser Fehler erhöht sich um 50 ppm in den ersten tausend Betriebsstunden. Der Anfangsfehler kann kalibriert werden, was den Fehler auf 3300 ppm + 50 ppm ∙ √(t/1000 Stunden) reduziert.

Man beachte auch die jeweils erwarteten maximalen Werte von Versorgungsspannung, Stromverbrauch und Laststrom. Wird der Verbraucher viel Strom ziehen oder Strom abgeben, sodass die Referenz als Stromsenke arbeitet? Viele Referenzen können nur kleine Ströme an die Last abgeben und nur manche können große Ströme absorbieren. Die Lastregulierung ist hier eine gute Richtschnur.
Referenzen gibt es in vielfältigen Gehäusen wie Plastikgehäusen (z.B. SOT-23), hermetisch dichten oberflächenmontierbaren Ge-
häusen (z.B. LS8) und sogar in Metallgehäusen. Eine sorgfältige Berücksichtigung der Montagemethode und des Bestückungsortes kann Stress minimieren und damit die damit zusammen hängenden Ungenauigkeiten. Weitere Details dazu findet man in hier.