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為什么參數(shù)差的基準反而可能更好

2016-08-18
來源:ZLG致遠電子

  幾乎所有的電子測量儀器都有一顆“心臟”——基準電壓源。它對整個儀器的模擬系統(tǒng)性能和精度有著重大影響,在對它選型時我們是既興奮又焦慮,我們可不能一味的根據(jù)廠商提供的器件參數(shù)文件進行選型,這往往有些“坑”……

  在選取基準電壓源時,我們是要參考廠商提供的器件參數(shù)文件的,里面通常包括器件的各項指標,電性參數(shù),物理參數(shù),材料說明,工作環(huán)境和使用建議等,一般以說明文字,特性曲線,圖表以及數(shù)據(jù)表等形式體現(xiàn),而所謂的“坑”,多存在于特性曲線,工作環(huán)境和特別注釋中。

  這里就拿基準芯片" title="電壓芯片" target="_blank">電壓芯片進行說明,基準電壓選型無外乎在于“準、穩(wěn)”兩個字,“準”可以粗略理解為初始絕對誤差,但由于現(xiàn)代儀器通常都配有完善的校準體系,所以絕對精度的要求可以相對放寬,那基本影響到“準”的多半是噪聲,噪聲挖的坑往往比較少,只要多加注意1/f噪聲和寬帶噪聲水平再結合對應的應用帶寬,符合系統(tǒng)要求基本就沒有太大問題。

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  善于挖坑的往往是“穩(wěn)”,穩(wěn)顧名思義就是穩(wěn)定,隨供電穩(wěn)定,隨負載穩(wěn)定,隨時間穩(wěn)定,隨溫度穩(wěn)定,任何一個稍有疏忽,則前功盡棄。

  隨溫度穩(wěn)定,即溫漂性能,這往往是優(yōu)秀基準首先強調的參數(shù),但強調歸強調,他們說的,往往是典型值,什么是典型值?俗話說就是,“一般情況下是這樣的”,其實典型值并不來源于直接測量,而是基于大量測量的具有代表性的統(tǒng)計值,但不管怎么說,終究會有“二般”的。不地道的廠商往往只給出典型值,那最大值是多少呢?一般情況下,芯片廠商往往會同時提供典型值、最大值和最小值,這樣權衡之后基本就可以確定,芯片是否可用。還有一種“特別地道”的廠商,只提供最大值,說特別地道是開玩笑,因為這種芯片可能存在參數(shù)分部分散的問題,有時也是隱患。其中重要的并不完全是典型值和最大值這兩個數(shù)值,而是,而是,而是……關系曲線。下面是三種基準芯片的輸出與溫度曲線,發(fā)現(xiàn)嗎?形態(tài)各異。那哪種才是好的?不一定,不同的應用可能對應不同的溫度范圍,在對應溫度范圍內最穩(wěn)定的就是最好的,但這個最穩(wěn)定也只是參考意義上的最穩(wěn)定,畢竟廠商提供的曲線也是“典型曲線”。

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  其中A器件是某廠商2.5V基準的曲線,其保證的最大溫漂為3ppm/℃, B為另一廠商2.048V基準的曲線,保證的最大溫漂為2ppm/℃,而C則是業(yè)內頂尖的基準之一,典型溫漂為0.5ppm/℃,最大也才到1ppm/℃。但需要特別注意的是各個廠商使用的溫漂計算一般都是方框法(box method),即對應溫度范圍內最大輸出差比上該溫度差再除以基準點(一般為25℃)的輸出,即按照如下公式進行計算,

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  其中T1為最低溫度,T2為參考點溫度,T3為最高溫度。于是會出現(xiàn)什么情況?由于溫漂曲線一般是非線性的,而且可能“極其非線性”,于是當把范圍縮小到某一溫度子區(qū)間評估時,溫漂可能遠大于或遠小于數(shù)值標注的最大值,那請把把目光聚集在20-50℃區(qū)間,發(fā)現(xiàn)數(shù)值指標差的A反而在20-50℃區(qū)間內有更平滑的表現(xiàn),相對較好的B器件卻在對應區(qū)間一路往下飆,C器件則表現(xiàn)更為優(yōu)秀(畢竟是業(yè)內頂尖),所以最終選擇哪款器件可能是多方面因素綜合考慮的結果,數(shù)值指標只能作為一個參考,要看曲線,而且是要看對應區(qū)間的曲線,其實光看還是不夠的,因為數(shù)據(jù)手冊所給出的曲線通常也是“典型”曲線,那還要干什么?……實測,在有條件的基礎上盡量評估盡可能多的器件。

  以上僅是以溫漂為例說明器件某一參數(shù)的選擇評估思路,一顆芯片不可能僅因一項指標而被選中,要評估各個參數(shù)才能做出決定,而評估之后可能發(fā)現(xiàn),“參數(shù)差的芯片反而更好”,其實也應了那句話,“沒有最好的芯片,只有最合適的”。

  PA8000系列功率分析儀由于需要在較高的帶寬下達到極高的精度和穩(wěn)定性,對基準的選擇當然是即嚴格又慎重,我們評估每一種待選型號的芯片在最接近真實應用環(huán)境下的實際表現(xiàn),綜合考慮選擇最適合的一款,而不是但看指標決定。

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