电压基准及时间基准解析
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电压基准芯片的参数解析及应用技巧电压基准芯片是一类高性能模拟芯片,常用在各种数据采集系统中,实现高精度数据采集。
几乎所有电压基准芯片都在为实现“高精度”而努力,但要在各种不同应用场合真正实现高精度,则需要了解电压基准的内部结构以及各项参数的涵义,并要掌握一些必要的应用技巧。
电压基准芯片的分类根据内部基准电压产生结构不同,电压基准分为:带隙电压基准和稳压管电压基准两类。
带隙电压基准结构是将一个正向偏置PN结和一个与VT(热电势)相关的电压串联,利用PN结的负温度系数与VT的正温度系数相抵消实现温度补偿。
稳压管电压基准结构是将一个次表面击穿的稳压管和一个PN结串联,利用稳压管的正温度系数和PN结的负温度系数相抵消实现温度补偿。
次表面击穿有利于降低噪声。
稳压管电压基准的基准电压较高(约7V);而带隙电压基准的基准电压比较低,因此后者在要求低供电电压的情况下应用更为广泛。
根据外部应用结构不同,电压基准分为:串联型和并联型两类。
应用时,串联型电压基准与三端稳压电源类似,基准电压与负载串联;并联型电压基准与稳压管类似,基准电压与负载并联。
带隙电压基准和稳压管电压基准都可以应用到这两种结构中。
串联型电压基准的优点在于,只要求输入电源提供芯片的静态电流,并在负载存在时提供负载电流;并联型电压基准则要求所设置的偏置电流大于芯片的静态电流与最大负载电流的总和,不适合低功耗应用。
并联型电压基准的优点在于,采用电流偏置,能够满足很宽的输入电压范围,而且适合做悬浮式的电压基准。
电压基准芯片参数解析安肯(北京)微电子即将推出的ICN25XX系列电压基准,是一系列高精度,低功耗的串联型电压基准,采用小尺寸的SOT23-3封装,提供1.25V、2.048V、2.5V、3.0V、3.3V、4.096V输出电压,并提供良好的温度漂移特性和噪声特性。
图1. 串联型电压基准芯片和并联型电压基准芯片示意图表1列出了电压基准芯片与精度相关的各项参数。
电压基准芯片的temp-概述说明以及解释1.引言1.1 概述电压基准芯片是一种电子元件,用于提供稳定的电压输出,促进电路的稳定性和准确性。
随着电子技术的发展,电压基准芯片在各种电子设备和系统中的重要性日益凸显。
本文将从电压基准芯片的作用、设计原理以及应用领域等方面进行详细探讨,旨在帮助读者更好地了解和应用电压基准芯片,提高电路设计的准确性和稳定性。
文章1.1 概述部分的内容1.2 文章结构本文将首先介绍电压基准芯片的概念和作用,包括其在电路设计中的重要性和作用机制。
接下来将深入探讨电压基准芯片的设计原理,包括其内部电路结构和工作原理。
然后将介绍电压基准芯片在各个应用领域中的具体应用案例,包括消费电子、工业自动化等领域。
最后,通过总结电压基准芯片的重要性和展望其未来发展,对电压基准芯片的发展趋势进行展望和讨论,以期为读者提供关于电压基准芯片的全面了解和启发。
1.3 目的电压基准芯片是现代电子设备中一个不可或缺的组成部分,其稳定的电压输出对于保证整个系统的正常运行至关重要。
本文旨在通过对电压基准芯片的作用、设计原理和应用领域进行深入探讨,进一步认识电压基准芯片在电子领域中的重要性和广泛应用,为读者提供更全面的了解和参考。
同时,通过展望电压基准芯片的未来发展,探讨其在新兴技术领域的应用前景,为行业发展和技术创新提供思路和参考。
通过本文的阐述,旨在增进读者对电压基准芯片的认识,推动其在电子领域的进一步发展和应用。
2.正文2.1 电压基准芯片的作用电压基准芯片是一种集成电路器件,用于提供稳定的电压参考值。
在电子电路中,电压基准芯片扮演着非常重要的角色,其作用主要体现在以下几个方面:1. 提供稳定的电压参考值:电压基准芯片可以提供一个固定的电压输出值,用于校准和稳定整个电子系统的工作电压。
这样可以确保系统中其他元件和器件的工作稳定性和准确性。
2. 用作校准和测试:电压基准芯片可以用作校准其他电路中的电压值,比如模拟数字转换器(ADC)和数字模拟转换器(DAC),以确保它们的输出准确性。
电压基准芯片的参数解析及应用技巧电压基准芯片是一类高性能模拟芯片,常用在各种数据采集系统中,实现高精度数据采集。
几乎所有电压基准芯片都在为实现“高精度”而努力,但要在各种不同应用场合真正实现高精度,则需要了解电压基准的内部结构以及各项参数的涵义,并要掌握一些必要的应用技巧。
电压基准芯片的分类根据内部基准电压产生结构不同,电压基准分为:带隙电压基准和稳压管电压基准两类。
带隙电压基准结构是将一个正向偏置PN结和一个与VT(热电势)相关的电压串联,利用PN结的负温度系数与VT的正温度系数相抵消实现温度补偿。
稳压管电压基准结构是将一个次表面击穿的稳压管和一个PN结串联,利用稳压管的正温度系数和PN结的负温度系数相抵消实现温度补偿。
次表面击穿有利于降低噪声。
稳压管电压基准的基准电压较高(约7V);而带隙电压基准的基准电压比较低,因此后者在要求低供电电压的情况下应用更为广泛。
根据外部应用结构不同,电压基准分为:串联型和并联型两类。
应用时,串联型电压基准与三端稳压电源类似,基准电压与负载串联;并联型电压基准与稳压管类似,基准电压与负载并联。
带隙电压基准和稳压管电压基准都可以应用到这两种结构中。
串联型电压基准的优点在于,只要求输入电源提供芯片的静态电流,并在负载存在时提供负载电流;并联型电压基准则要求所设置的偏置电流大于芯片的静态电流与最大负载电流的总和,不适合低功耗应用。
并联型电压基准的优点在于,采用电流偏置,能够满足很宽的输入电压范围,而且适合做悬浮式的电压基准。
电压基准芯片参数解析安肯(北京)微电子即将推出的ICN25XX系列电压基准,是一系列高精度,低功耗的串联型电压基准,采用小尺寸的SOT23-3封装,提供1.25V、2.048V、2.5V、3.0V、3.3V、4.096V输出电压,并提供良好的温度漂移特性和噪声特性。
图1. 串联型电压基准芯片和并联型电压基准芯片示意图表1列出了电压基准芯片与精度相关的各项参数。
选择电压基准需要考虑哪些参数在模拟和混合信号电路中,以电压基准为标准测量其他信号。
电压基准的不准确及其变化会直接影响整个系统的准确度。
我们来看一下,选择电压基准时,准确度规格和其他标准是如何起作用的。
初始精度指的是,在给定温度(通常是25°C)时测得的输出电压的变化幅度。
尽管各个电压基准的初始输出电压可能有所不同,但是如果给定基准的初始输出电压是恒定的,就很容易校准。
温度漂移也许是评估电压基准性能时使用最为广泛的性能规格,因为温度漂移显示输出电压随温度的变化。
温度漂移由电路组件的瑕疵和非线性引起。
很多器件的温度漂移都以ppm/°C 为单位规定,是主要的误差源。
器件的温度漂移如果是一致的,就可以进行一定程度的校准。
关于温度漂移有一种常见的错误认识,那就是:它是线性的。
但是,不应该想当然地认为基准的漂移量在较小的温度范围内就会较小。
温度系数(TC)通常是用一种“箱形法”来规定,以表达整个工作温度范围内可能出现的误差情况。
它是通过划分整个温度范围内的最小-最大电压差,并除以总温度范围来计算的(图1)。
这些最小和最大电压值可能并不出现在极端温度下,因而形成了TC 远远大于针对整个规定温度范围计算之平均值的区域。
对于最谨慎调谐的基准(这通常可通过其非常低的温度漂移予以识别)而言尤其如此,在此类基准中,已经对线性漂移分量进行了补偿,留下的是一个残余非线性TC。
图1:电压基准温度特性温度漂移性能规格的最佳用途是,计算所规定温度范围内的最大总体误差。
在未规定温度范围的情况下计算误差,一般是不可取的,除非非常了解温度漂移特性。
长期稳定性衡量基准电压随时间推移的变化趋势,不受其他变量影响。
初始漂移大部分是由机械应力变化引起的,是由引线框架、芯片和模具所用化合物的膨胀率不同导致的。
这种应力效应往往产生很大的初始漂移,但漂移随时间推移很快减小。
初始漂移也和电路元。
示波器知识点高中示波器是一种用来显示交流电信号波形的仪器,它可以帮助我们观察电路中的电压和电流的变化情况。
在高中物理课程中,示波器是一个重要的实验工具,通过学习示波器的基本原理和使用方法,可以更好地理解电路中的各种现象和规律。
本文将逐步介绍示波器的知识点,帮助大家更好地掌握这一实验工具。
第一步:了解示波器的基本原理示波器的基本原理是利用荧光屏上的电子束来显示电压信号的波形。
电子束在屏幕上扫描的速度非常快,通过控制电子束的位置和亮度,可以将电压信号的波形显示在屏幕上。
示波器的显示原理可以用以下几个关键概念来理解:1.示波器的时间基准:示波器的时间基准决定了屏幕上波形的横向时间尺度。
常见的时间基准有1ms/div、0.1ms/div等,表示每个小格代表的时间长度。
2.示波器的电压基准:示波器的电压基准决定了屏幕上波形的纵向电压尺度。
常见的电压基准有1V/div、0.1V/div等,表示每个小格代表的电压大小。
3.示波器的触发功能:示波器的触发功能用来控制示波器在何时开始扫描电压信号。
触发功能可以帮助我们稳定地观察波形。
第二步:学习示波器的使用方法学习示波器的使用方法可以分为以下几个步骤:1.连接电路:首先,将被测电路与示波器连接,一般是通过将被测电路的信号输出端连接到示波器的输入端。
2.调整时间基准和电压基准:根据被测电路的信号特点,选择合适的时间基准和电压基准,并调整示波器的旋钮,使得波形显示在屏幕上。
3.设置触发功能:根据需要,设置触发功能,使得示波器在特定条件下开始扫描电压信号。
4.观察波形:观察屏幕上显示的波形,可以通过调整时间基准和电压基准来更好地观察波形的细节。
5.测量波形:示波器通常还具有测量功能,可以测量信号的幅值、频率等参数,帮助我们进一步分析电路的性质。
第三步:应用示波器进行实验在学习了示波器的基本原理和使用方法后,我们可以应用示波器进行一些实验来加深理解。
以下是一些常见的实验内容:1.观察正弦信号的波形:通过将示波器连接到正弦信号发生器的输出端,观察正弦信号的波形,并通过示波器测量其频率和幅值。
注意!不要被电压基准长期漂移和迟滞所蒙蔽你知道么,LT1461 和LT1790 微功率低压降带隙电压基准的过人之处不仅在于温度系数(TC) 和准确度,还在于长期漂移和迟滞(因为温度的周期性变化而引起的输出电压漂移)。
有时被其他制造商所忽视或错误规定的长期漂移和迟滞能成为系统准确度的限制。
系统校准虽然能夠消除TC 和初始准确度误差,但只有频繁的校准才能消除长期漂移和迟滞。
亚表齐纳基准(如LT1236 ) 具有最好的长期漂移和迟滞特性,但它们不像这些新型带隙基准那样能夠提供低输出电压选项、低电源电流和低压工作电源。
关于长期漂移的不实之词现今,一些制造商正在吹嘘那些基于加速高温测试的长期漂移规格。
这是一个制造的谎言!长期漂移不可从加速髙温测试来推断。
确定长期漂移的唯一途径是在所关心的时间间隔内对其进行测量。
这种错误技术的运用会得出盲目乐观的数值,而且它采用了阿列里乌斯方程(Arrhenius Equation)从温升读数推导出一个加速因子。
该方程是:式中:Ea =激活能(假设为0.7)K =玻尔兹曼常数(Boltzmann's Constant)T2 =以Kelvin 为单位的测试条件T1 =以Kelvin 为单位的使用条件温度为了表明这种技术是多么的荒谬,我们来把这种计算与LT1461 的实际数据做一比较。
30°C 和130°C 条件下的1000 小时长期漂移典型值分别为60ppm 和120ppm。
由阿列里乌斯方程得出的加速因子为767,而在30°C 条件下所预计得出的“假”长期漂移为0.156ppm/ 1000小时。
对于一个2.5V基准,这相对于在1000小时后的0.39pV漂移。
如果峰至峰输出噪声大于这数值,则很难确定(无法读取)。
实际上,其中一个现有最佳实验室基准具有每月1.5μV的长期漂移。
这种性能只有在采用特有加热技术的情况下由最好的亚表齐纳基准(如LTZ1000)获得。
电压基准的特性及选用摘要从实际应用角度,介绍了电压基准的种类及特点,主要技术参数,选用电压基准的方法和注意事项。
关键词齐纳基准带隙基准 XFET基准初始精度温度系数一、电压基准及其应用领域电压基准可提供一个精度远比电压稳压器高的多的精确输出电压,作为某个电路系统中的参考比较电压,因而称其为基准。
电压基准在某些方面与电压稳压器类似,但二者的用途绝然不同。
电压稳压器除了向负载输出一个稳定电压外还要供给功率。
电压基准的主要用途是为系统或负载提供一个精确的参考电压,而其输出电流通常在几至几十个毫安。
电压基准的用途十分广泛,典型的应用常见于数据采集系统,用于为模数变换器或数模变换器提供一个基准参考电压。
另外,它还可用于各类开关或线性电压变换电路、仪器仪表电路和电池充电器中。
二、电压基准的主要参数1. 初始精度(Initial Accuracy初始精度用于衡量一个电压基准输出电压的精确度或容限,即电压基准工作时,其输出电压偏离其正常值的大小。
通常,初始精度采用百分数表示,它并非是一个电压单位,故需换算才能获得电压偏离值的大小。
例如,一个标称电压为2.5V的基准,初始精度为±1%,则其电压精度范围为:5.2~5.2=1×±=±%.25.2V475V525.0025.2在厂商的数据手册中,初始电压精度通常是在不加载或在特定的负载电流条件下测量的。
对于电压基准而言,初始精度是一个最为重要的性能指标之一。
2. 温度系数(Temperature Coefficient温度系数(简称TC用于衡量一个电压基准,其输出电压因受环境温度变化而偏离正常值的改变程度,它也是基准电压最重要的性能指标之一,通常用ppm/℃表示(ppm是英文part per million的缩写,1ppm表示百万分之一。
例如,一个基准标称电压为10V,温度系数为10ppm/℃,则环境温度每变化1℃,其输出电压改变10V×10×10-6=100μV。
汽车级电压基准芯片-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以介绍汽车级电压基准芯片的背景和意义。
以下是一个参考范例:概述随着汽车电子技术的飞速发展,现代汽车已经成为了集成电子设备和各种高级功能的移动计算平台。
在这个复杂的汽车电子生态系统中,稳定的电压供应对于保证各种电子设备的正常运行至关重要。
汽车级电压基准芯片(Automotive Voltage Reference Chips)作为一种关键的电子元件,旨在为车辆电子系统提供可靠的电压基准。
本文将对汽车级电压基准芯片进行深入研究,并探讨其在车辆电子系统中的作用和设计要点。
首先,我们将回顾车辆电子系统的发展历程,了解其在驾驶安全性、车辆性能和乘客体验方面的提升。
随后,我们将重点介绍汽车级电压基准芯片的作用,包括其在电源管理、传感器测量和通信系统中的应用。
然后,我们将详细讨论汽车级电压基准芯片的设计要点,包括精度、稳定性、温度系数和功耗等关键指标。
通过对汽车级电压基准芯片的全面研究和分析,我们可以更好地理解其在车辆电子系统中的重要性。
汽车级电压基准芯片的稳定和可靠性将为车辆电子设备的正常运行提供强有力的保障,同时也可以提高整个车辆电子系统的性能和效率。
值得注意的是,随着自动驾驶、电动化和智能交通等领域的快速发展,汽车级电压基准芯片将扮演更加重要的角色,并逐渐成为汽车电子技术的核心组成部分。
在接下来的章节中,我们将系统地介绍汽车级电压基准芯片的作用和设计要点。
通过深入探讨其原理和特性,我们可以为汽车电子系统的设计和开发提供有价值的参考。
最后,我们将总结本文的主要内容,并展望汽车级电压基准芯片在未来发展中的潜力。
通过本文的研究和讨论,相信读者对于汽车级电压基准芯片的重要性和应用前景将有更加清晰的认识。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要通过以下几个部分来探讨汽车级电压基准芯片的相关内容。
第一部分是引言,我们将对汽车级电压基准芯片这一主题进行概述,介绍其在车辆电子系统中的作用和重要性,同时说明本文的目的。
基准电压、基准容量和基准电流是电路设计中经常遇到的重要参数。
它们之间的关系可以通过一定的推导和计算来得出。
在电路设计和测试中,正确理解和应用这些参数之间的关系对于保证电路的正常工作和性能的稳定具有非常重要的作用。
下面将对基准容量、基准电压和基准电流的关系进行推导和分析。
1. 基准容量的定义基准容量是指电容器工作时所使用的标准容量,通常以符号C₀表示。
它是电容器的一个重要参数,用来描述电容器的容量大小。
2. 基准电压的定义基准电压是指电路中使用的标准电压,通常以符号V₀表示。
基准电压的大小对电路的设计和性能具有重要影响。
3. 基准电流的定义基准电流是指电路中使用的标准电流,通常以符号I₀表示。
基准电流的大小对电路的稳定性和性能具有重要的影响。
4. 基准容量、基准电压和基准电流的关系根据电容器的基本公式Q=CU,其中Q表示电荷量,C表示电容量,U表示电压,可以得出基准容量、基准电压和基准电流之间的关系。
假设一个电容器的基准电压为V₀,基准容量为C₀,则在这种情况下,电容器所储存的电荷量为Q=V₀C₀。
根据电流的定义I=ΔQ/Δt,可以得出电流与电荷量之间的关系。
在一个时间间隔Δt内,电容器所放出的电荷量ΔQ为ΔQ=I₀Δt,则在这种情况下,电容器的基准电流为I₀=V₀C₀/Δt。
从上面的推导可以看出,基准电流的大小与基准电压和基准容量成正比,而与时间间隔Δt成反比。
因此在电路设计中,需要根据具体的情况,合理选择基准电压和基准容量,来满足电路对基准电流的要求。
基准容量、基准电压和基准电流之间存在着密切的关系,它们相互影响,相互制约。
在电路设计和测试中,需要正确理解和应用这些参数之间的关系,来保证电路的正常工作和性能的稳定。
只有深入理解这些参数之间的关系,才能够更好地设计和优化电路,提高电路的性能和稳定性。
基准容量、基准电压和基准电流的关系是电路设计与分析中经常需要考虑的重要问题。
接下来,我们将继续深入分析这三者之间的关系,并结合具体实例进行说明。
基准电压端
基准电压端是指在电路中用作参考的电压节点。
它通常被选为一个稳定且可靠的电压源,用来提供给其他部分或器件作为参考。
基准电压端的电压值一般是固定的,并且不会随着电路的变化而产生明显的波动。
基准电压端在电路设计中起到重要的作用,特别是在需要精确测量、控制和比较电压的应用中。
它可以提供一个已知的电压水平,使得其他电路元素能够根据这个基准进行运算或判断。
在实际应用中,基准电压端可以通过各种方式实现。
例如,可以使用专门设计的基准电压源芯片,或者通过电阻分压网络从更高的电压源中获取所需的基准电压。
总之,基准电压端是一个稳定的、可靠的电压节点,用作电路中的参考电压,为其他部分或器件提供一个已知的电压水平。
基准电压工作原理基准电压是指在电子电路中作为参考的固定电压。
它又被称为稳压源或稳压器,用于提供固定的电压,以保证其他电子器件或系统的正常工作。
基准电压的工作原理主要包括基准元件的选择、电压稳定性的保持以及输出电压的调节。
首先,基准元件的选择是基准电压工作的重要一环。
常见的基准元件有稳压二极管、集成电路和电阻等。
其中,稳压二极管是最常用的基准元件之一。
它利用二极管具有反向电压稳定性好的特点,通过选择合适的二极管型号和电流来实现基准电压的输出。
集成电路是另一个常见的基准元件,它内部集成了电压基准电路,可以提供更为精确的基准电压。
电阻基准电压源通过选取合适的电阻和电流来实现基准电压的稳定输出。
基准元件的选择应根据具体应用的要求进行,以满足稳定性、精度和可靠性等方面的需求。
其次,电压稳定性的保持是基准电压工作的关键。
电压的稳定性是指基准电压在工作过程中的波动范围。
为了保持电压的稳定,需要采取一系列的措施。
首先,应选择选材质量良好、性能稳定的元器件。
其次,需要进行温度补偿,因为温度的变化会导致电压的变化。
可以使用温度补偿电路或温度传感器对基准电压进行补偿。
此外,还需要对电流进行稳定控制,因为电流的变化也会影响基准电压的稳定性。
通常采用稳流源或电流反馈电路来实现电流的稳定控制。
电压稳定性的保持是基准电压工作的重要环节,只有确保电压的稳定才能保证基准电压源的正常工作。
最后,基准电压的调节是为了满足不同的工作需求。
在一些应用场景中,基准电压的输出值需要进行调整。
可以通过调整基准元件的电流或者调节外部电路来实现基准电压的调节。
一种常见的调节方法是使用可变电阻进行调节,通过改变电阻的阻值来改变输出电压的大小。
此外,还可以通过反馈调节的方式来实现基准电压的精确调节。
通过将基准电压与参考电压进行比较,然后通过反馈电路调节输出电压,使其稳定在设定的值。
综上所述,基准电压的工作原理包括基准元件的选择、电压的稳定性保持以及输出电压的调节。
基准源技术参数基准源是计量技术领域中的核心设备之一,它用于提供一个稳定、可靠和精确的参考信号。
基准源技术参数是评估基准源性能和质量的关键指标,本文将详细介绍基准源技术参数的定义、作用和常见分类。
定义与作用基准源是一种用于提供可靠、精确的信号标准的设备。
它通过输出一个已知的信号来与待测物进行比较,从而实现对待测物的测量和校准。
基准源技术参数是评估基准源性能和质量的关键指标,主要用于衡量基准源的稳定性、精确性、可靠性和适用范围。
常见技术参数1.输出范围(Output Range):基准源可以提供的信号输出范围。
不同类型的基准源具有不同的输出范围,例如,频率基准源的输出范围可以是几赫兹到几千兆赫兹。
2.输出稳定度(Output Stability):基准源的输出信号稳定性的度量。
稳定度用于描述在长时间内基准源输出信号的波动情况,一般以百分比或者分贝为单位。
3.输出精度(Output Accuracy):基准源输出信号的准确性。
精度是指输出信号与其真实值之间的差异程度,一般用百分比或者绝对值表示。
4.频率稳定度(Frequency Stability):频率基准源的频率输出的稳定性。
频率稳定度是指基准源输出频率在长时间内的波动情况,一般以百分比或者分贝来表示。
5.时钟抖动(Jitter):时钟基准源的输出信号中存在的时钟抖动的程度。
抖动可以理解为时钟信号的时间不确定性,较小的抖动意味着更稳定的时钟信号。
6.温度稳定度(Temperature Stability):基准源在不同温度环境下输出信号的稳定性。
温度稳定度是指基准源在不同温度条件下输出信号的波动情况,一般用百分比或者分贝来表示。
7.功耗(Power Consumption):基准源在工作状态下的能耗。
功耗的大小直接影响到基准源的使用成本和使用寿命。
8.工作温度范围(Operating Temperature Range):基准源可正常工作的温度范围。
示波器的调节与应用原理示波器是一种用于检测和显示电压波形的仪器,广泛应用于电子、通信、电力、医疗等领域。
其原理基于电荷积分的观念,通过将待测信号与参考信号进行比较,并展示其电压随时间变化的波形图。
示波器的基本调节步骤如下:1.调整触发电平:示波器在显示波形之前需要以一些特定的电平作为触发基准。
用户可以通过调整触发电平使波形图在水平方向上对称于水平基准线。
2.调节水平控制:水平控制用于调整波形图上每个小方格对应的时间长度。
通常情况下,每个小方格代表固定的时间间隔。
3.调节垂直控制:垂直控制用于调整波形图上每个小方格对应的电压值。
通常情况下,每个小方格代表固定的电压间隔。
4.选择输入信号通道:示波器通常有多个输入信号通道,用户可以根据实际需要选择相应的通道进行观测。
示波器的应用原理主要涉及以下几个方面:1.时间/幅度基准:示波器需要一个稳定的时间和电压基准,以确保显示的波形图准确可靠。
时间基准常用的是晶振产生的稳定时钟信号,而幅度基准则是通过内部或外部参考电压提供。
2.采样率:示波器的采样率决定了其能够检测到的最高频率,通常以每秒采样点数表示。
采样率越高,示波器对速度更快的波形可以更准确地进行观测和分析。
3.垂直灵敏度:示波器的垂直灵敏度表示其能够测量的最小电压变化。
垂直灵敏度一般以单位电压/格表示,常见的值有1mV/格、2mV/格和5mV/格等。
用户可以根据待测信号的幅度范围选择适当的垂直灵敏度。
4.带宽:示波器的带宽决定了它能够准确显示的最高频率信号。
带宽越大,示波器在高频段上的显示越准确。
带宽一般以-3dB的降低点频率表示。
示波器的应用可以用于以下几方面:1.波形显示与观测:示波器可以将任意波形以电压随时间变化的形式显示出来,用户可以通过观察波形来诊断电路或系统的工作状态。
2.信号分析与测量:示波器可以对信号的频率、幅度、相位等进行测量和分析。
例如,可以通过示波器测量频率、周期、脉冲宽度等参数,或者进行频谱分析、傅里叶变换等操作。
电压基准及时间基准所有模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)都需要一个基准信号,通常为电压基准。
ADC的数字输出表示模拟输入相对于它的基准的比率;DAC的数字输入表示模拟输出相对它的基准的比率。
有些转换器有内部基准,有一些转换器需要外部基准。
不管怎样所有转换器都必须有一个电压(或电流)基准。
数据转换器的最早应用是用于缓慢变化信号的直流测量。
在这种情况下,测量的精确定时并不重要。
当[下载自.管理资源吧]今大多数数据转换器是应用在数据采集系统,在这种系统中必须处理大量等间隔的模拟采样值,而且频谱信息与幅度信息同样重要,这里涉及到的采样频率或时间基准(采样时钟或重建时钟)与电压基准一样重要。
电压基准问:一个电压基准怎样才算好?答:电压基准与系统有关。
在要求绝对测量的应用场合,其准确度受使用基准值的准确度的限制。
但是在许多系统中稳定性和重复性比绝对精度更重要;而在有些数据采集系统中电压基准的长期准确度几乎完全不重要,但是如果从有噪声的系统电源中派生基准就会引起误差。
单片隐埋齐纳基准(如AD588和AD688)在10 V时具有1 mV初始准确度(001 %或100 ppm),温度系数为1 5 ppm/°C。
这种基准用于未调整的12位系统中有足够的准确度(1 LSB=244 ppm) ,但还不能用于14或16位系统。
如果初始误差调整到零,在限定的温度范围内可用于14位和16位系统(AD588或AD688限定40℃温度变化范围,1 LSB=61 ppm)。
对于要求更高的绝对精度,基准的温度需要用一个恒温箱来稳定,并对照标准校准。
在许多系统中,12位绝对精度是不需要这样做的,只有高于12位分辨率才可能需要。
对于准确度较低(价格也会降低)的应用,可以使用带隙基准。
问:这里提到的“隐埋齐纳”和“带隙”基准是什么意思?答:这是两种最常见的用于集成电路中的精密基准。
“隐埋”或表层下齐纳管比较稳定和精确。
说明本文是笔者在工作中遇到的一些疑问,由此查询相关资料整理而书。
相信从事电子电路设计的朋友也会遇到类似或相同的问题,所以借此机会向大家分享这份《CMOS电路应用笔记》,一是希望同行朋友少走弯路,减少不必要的时间浪费,再是希望通过这份笔记认识更多从事电子行业的朋友,共同探讨电子设计的技术问题,联系方式见页眉处。
注:1 如联系,QQ验证请注明“电子电路设计”,发QQ邮件时请注明字母序号,联系方式:1469908375@2 以下是笔者几年来收集整理的电子资料,如果哪位朋友有兴趣可以发E-mail免费索取,索取资料时请注明字母序号:¾ A 40个C51程序源代码(40个项目文件夹,6MB左右)¾ B 电压基准与时间基准详解(1个PDF文件,424KB)¾ C 运算放大器的设计,应用与分析(6个PDF文件,2.22MB)¾ D 模拟与数字的桥梁选型,注意事项及特性分析(3个PDF 文件,1.43MB)¾ E 硬件系统的‘接地’问题及噪声分析(2个PDF文件,401KB)¾ F 半导体测试基础(1个PDF文件,5.22MB)¾G 某知名公司内部培训讲义(1个PDF文件,3.25MB)18 运算放大器容性负载驱动问题问:为什么我要考虑驱动容性负载问题?答:通常这是无法选择的。
在大多数情况下,负载电容并非人为地所加电容。
它常常是人们不希望的一种客观存在,例如一段同轴电缆所表现出的电容效应。
但是在有些情况下,要求对运算放大器的输出端的直流电压进行去耦。
例如,当运放被用作基准电压的倒相或驱动一个动态负载时。
在这种情况下,你也许在运放的输出端直接连接旁路电容。
不论哪种情况,容性负载都要对运放的性能有影响。
问:容性负载如何影响运放的性能?答:为简单起见,可将放大器看成一个振荡器。
每个运放都有一个内部输出电阻RO,当它与容性负载相接时,在运放传递函数上产生一个附加的极点。
集成电路设计中的基准电压相关知识详解基准电压是集成电路设计中的一个重要部分,特别是在高精度电压比较器、数据采集系统以及A/D和D/A转换器等中,基准电压随温度和电源电压波动而产生的变化将直接影响到整个系统的性能。
因此,在高精度的应用场合,拥有一个具有低温度系数、高电源电压抑制的基准电压是整个系统设计的前提。
传统带隙基准由于仅对晶体管基一射极电压进行一阶的温度补偿,忽略了曲率系数的影响,产生的基准电压和温度仍然有较大的相干性,所以输出电压温度特性一般在20ppm/℃以上,无法满足高精度的需要。
基于以上的要求,在此设计一种适合高精度应用场合的基准电压源。
在传统带隙基准的基础上利用工作在亚阈值区MOS管电流的指数特性,提出一种新型二阶曲率补偿方法。
同时,为了尽可能减少电源电压波动对基准电压的影响,在设计中除了对带隙电路的镜相电流源采用cascode结构外还增加了高增益反馈回路。
在此,对电路原理进行了详细的阐述,并针对版图设计中应该的注意问题进行了说明,最后给出了后仿真结果。
l电路设计1.1传统带隙基准分析通常带隙基准电压是通过PTAT电压和CTAT电压相加来获得的。
由于双极型晶体管的基一射极电压Vbe呈负温度系数,而偏置在相同电流下不同面积的双极型晶体管的基一射极电压之差呈正温度系数,在两者温度系数相同的情况下将二者相加就得到一个与温度无关的基准电压。
传统带隙电路结构如图1所示,其中Q2的发射极面积为Q1和Q3的m倍,流过Q1~Q3的电流相等,运算放大器工作在反馈状态,以A,B两点为输入,驱动Q1和Q2的电流源,使A,B两点稳定在近似相等的电压上。
假设流过Q1的电流为J,有:由于式(5)中的第一项具有负温度系数,第二项具有正温度系数,通过调整m 值使两项具有大小相同而方向相反的温度系数,从而得到一个与温度无关的电压。
理想情况下,输出电压与电源无关。
然而,标准工艺下晶体管基一射极电压Vbe随温度的变化并非是纯线性的,而且由于器件的非理想性,输出电压也会受到电源电压波动的影响。
国产电压基准一、概述国产电压基准是指在中国国内生产和使用的一种标准化的电压。
它在国内的应用广泛,涵盖了家庭用电、工业生产、交通运输等多个领域。
本文将详细探讨国产电压基准的产生背景、应用范围以及相关技术细节。
二、产生背景国产电压基准的产生源于中国的电力发展需求。
随着国内经济的快速发展,对电力的需求也日益增长。
然而,在电力供应方面存在一些不稳定因素,如供电质量不高、电压波动等。
这不仅会影响用户的正常用电,还会对电子设备的安全和稳定运行产生不利影响。
因此,为了解决这些问题,同时也为了推动电力行业的发展,中国开始研究和制定了一套适合国内情况的电压基准。
三、应用范围国产电压基准主要应用于以下几个领域:3.1 家庭用电国产电压基准在家庭用电中起到了至关重要的作用。
它能够保障家庭电器的正常使用,避免因电压过高或过低而导致的安全隐患。
尤其在家庭电子设备日益普及的今天,国产电压基准的稳定性和可靠性显得尤为重要。
3.2 工业生产工业生产对电力需求量大,对电压的稳定性要求也很高。
国产电压基准能够提供稳定的电压供应,确保各类电力设备正常运行,避免生产过程中因电压问题而引发的故障和损失。
3.3 交通运输交通运输领域也需要稳定的电压供应。
电压过高或过低都可能对交通设施和交通工具的正常运行产生重大影响。
国产电压基准的应用能够提供可靠的电力支持,确保交通系统的安全和稳定运行。
四、国产电压基准技术细节国产电压基准的制定和实施涉及多个技术细节,下面将详细介绍其中的一些关键点。
4.1 标准电压值国家制定了一套标准电压值,该值在整个国内范围内保持不变。
这一数值是通过综合考虑国内电力需求、电力供应能力以及用户需求等因素得出的。
标准电压值的确定对于保障国内电力供应的正常运行具有重要意义。
4.2 电压调整技术为了确保国内电力供应的稳定性,国产电压基准还涉及到电压调整技术。
通过引入先进的电力调整设备和控制系统,能够及时调整电压,保证在任何负载情况下都能提供稳定的电力供应。
01电压基准及时间基准所有模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)都需要一个基准信号,通常为电压基准。
ADO的数字输岀表示模拟输入相对于它的基准的比率;DAC的数字输入表示模拟输岀相对它的基准的比率。
有些转换器有内部基准,有一些转换器需要外部基准。
不管怎样所有转换器都必须有一个电压(或电流)基准。
数据转换器的最早应用是用于缓慢变化信号的直流测量。
在这种情况下,测量的精确定时并不重要。
当今大多数数据转换器是应用在数据采集系统,在这种系统中必须处理大量等间隔的模拟采样值,而且频谱信息与幅度信息同样重要,这里涉及到的采样频率或时间基准(采样时钟或重建时钟)与电压基准一样重要。
电压基准问:一个电压基准怎样才算好?答:电压基准与系统有关。
在要求绝对测量的应用场合,其准确度受使用基准值的准确度的限制。
但是在许多系统中稳定性和重复性比绝对精度更重要;而在有些数据采集系统中电压基准的长期准确度几乎完全不重要,但是如果从有噪声的系统电源中派生基准就会引起误差。
单片隐埋齐纳基准(如AD588和AD688)在10 V时具有1 mV初始准确度①i:| %或100 ppm),温度系数为]5 PPm/° O这种基准用于未调整的12位系统中有足够的准确度(1 LSB=244 ppm),但还不能用于14或16位系统。
如果初始误差调整到零,在限定的温度范围内可用于14位和16位系统(AD588或AD688限定40C温度变化范围,1 LSB=61 ppm)。
对于要求更高的绝对精度,基准的温度需要用一个恒温箱来稳定,并对照标准校准。
在许多系统中,12 位绝对精度是不需要这样做的,只有高于12位分辨率才可能需要。
对于准确度较低(价格也会降低)的应用,可以使用带隙基准。
问:这里提到的“隐埋齐纳”和“带隙”基准是什么意思?答:这是两种最常见的用于集成电路中的精密基准。
“隐埋”或表层下齐纳管比较稳定和精确。
它是由一个具有反向击穿电压修正值的二极管组成,这个二极管埋在集成电路芯片的表层下面,再用保护扩散层覆盖以免在表面下击穿,见图]]。
表层齐纳二梃连b I観层齐纳二摄管与環埋齐纳二扱笞结构图图]1表层齐纳二极管与隐埋齐纳二极管结构图硅芯片表面和芯片内部相比有较多的杂质、机械应力和晶格错位。
这是产生噪声和长期不稳定性的原因之一,所以隐埋式齐纳二极管比表层式齐纳二极管的噪声小,而且稳定得多,因此它被优先采用于芯片基准源上作为精密的集成电路器件。
但是隐埋式二极管的击穿电压标称值大约为5 V或更大一些,而且为了使它处于最佳工作状态,必须吸收几百微安的电流,所以这种方法对于必须工作在低电压并且具有低功耗的基准来说是不适宜的。
对于这样的应用,我们宁愿用“带隙”基准。
于是研制岀一个具有一个正温度系数的电压用以补偿具有负温度系数的晶体管的Vbe,用来维持一个恒定的“带隙”电压(见图| J三极管Q2发射极面积是Q1的8倍;这两个管子在R1上产生一个正比于绝对温度的电流,一个正比于绝对温度的电压与Q1的Vbe串联,产生电压VZ它不随温度变化并且可以被放大(见图.2..-,这个电压等于硅的带隙电压(外推到绝对零度)。
12带隙基准原理图图]?带隙基准原理图带隙基准与最好的隐埋齐纳基准相比,其准确度和稳定性稍微差一点儿,但是温度特性Co问:在使用电压基准时应注意些什么问题?答:须记住好的模拟电路设计的基本考虑是:注意在高阻抗导体上的电压降、来自公共地线阻抗的噪声和来自不适当的电源去耦产生的噪声。
考虑基准电流流动的方向,并且对容性负载要多加小心。
问:我知道电压降和噪声的影响,但是基准是不是必须向导体电压降提供足够大的电流影响才明显?答:通常基准电路内部是经过缓冲的,大多数情况可流岀或流入5〜10 mA电流。
有些应用需要这样大的或更大一点的电流,例如把基准作为系统的基准。
另外一种情况是激励高速闪烁式ADC的基准输入,它具有非常低的阻抗。
10 mA电流流过100 m Q阻抗,产生1 mV电压降,这可能算是比较明显的了。
最高性能的电压基准,如AD588和AD688,对于它们的输出和输出接地端采用开尔文接法(见图.眾。
接线时应靠近误差源周围的反馈回路避免电压降的影响;当电流缓冲放大器被用来驱动许多负载,或吸收流到错误方向的电流时它们也可修正增益和失调误差。
检测端应该接到缓冲放大器的输岀端(最好接在负载上)o 问:什么叫开尔文接法?答:开尔文接法(Kelvin connections)又称强制与检测接法(force and sense connections ),是用来消除电路中导线上产生的电压降影响的一种简便方法。
如图】所示,负载电流(IL)和导线电阻(R)在负载上产生一个电压误差,VERROF=RXIL。
图】所示的开尔文接法解决了放大器的强制环路内的导线电阻和检测的负载电压所带来的问题。
放大器对负载电压的任何误差都做了修正。
在图1 1所示的电路中放大器的输出电压实际上应该为10 V+V ERROR在负载上的电压却是所要求的10 Vo可优于3 ppm/°AD588有三个放大器用来提供开尔文接法。
放大器A2专门用来接地强制检测,而独立的放大器A3和A4 可任意选用作为其它的强制检测接法的核心器件。
A3 OUT图.:;AD588功能框图0 1-4开尔文捜注的忧点图]1开尔文接法的优点问:“流到错误方向”是什么意思?答:考虑一个工作电源电压为+10 V输出为+5 V的基准。
假如它的5 V输出端是通过一个接地的电阻器取出的,那么电流将从基准端流出。
假如电阻器不接到电源的+10 V端,那么电流将流入基准端。
大多数基准允许电流流入或流岀。
但是有些基准只允许提供电流而不吸收电流或者吸收能力比流岀能力小得多。
这样的器件,利用产品说明中规定的输岀电流方式可以识别,对于有相当大的净电流必须流入基准端的应用场合,就不能使用这种器件。
一个常见的例子是用一个正基准改为负基准(见图.•::。
问:为什么不去买一个负基准呢?答:因为大多数单极性电压输岀的基准都是正基准。
当然,两端有源基准可用于任何极性,它们的使用方法和齐纳二极管相同(并且它们通常是带隙基准)。
对于被用作负基准的三端正基准,它肯定会吸收电流。
它的输岀端连到接地端,而它的接地端(将成为负基准端)经过一个电阻器(或一个恒流源)接到负电源端。
正电源端通常必须接到正电源,它至少比接地端要高几伏。
但有一些器件也能用二端方式提供负基准:正电源端和输岀端都接到接地端。
i>A4OUTX A4OLTT%* 检97 I ■, t I—11J堆si 地地 =4平衡和调整捡謝粉测iffil?ffl 1-3 ,U>£K8功能框电阻器RS(或恒流源)必须选择适合于负电源所要求值,并且基准负载电流、接地端电流和输岀端电流都在额定范围内。
S 1^ 5 負基秦播线囹图.AD586负基准接线图问:容性负载是怎么回事?答:许多基准带有输岀放大器,当接上大的容性负载工作时,输岀会变得不稳定并且可能振荡。
因此为了减少噪声,在基准输出端接上(几个卩F或更大)的大电容是不妥当的,但1〜10 nF的电容常常是允许的,有一些基准(如AD588)有减少噪声端,电容可以安全地接上去。
假如提供强制检测端,在容性负载条件下有可能改善回路动态特性。
为弄清楚,请查阅产品说明和咨询制造厂家应用工程师。
即使电路是稳定的,使用大的容性负载也是不合理的,因为这样会使基准导通时间增加。
问:电源一接通,基准能立即导通吗?答:决不是这样。
在许多基准中驱动基准元件(齐纳管或带隙基准)的电流是从稳定输岀中分流岀来的。
这种正反馈增加了直流稳定性,但却产生一个阻制启动稳定的“断”状态。
芯片内部电路为了解决这个问题并且便于启动,通常设计成吸收接近最小的电流,所以许多基准要稍微慢一点才能达到指标(一般需要1〜10 ms)。
有些基准确实给出了比较快的启动特性,但也有一些还是比较慢的。
假如设计师需要在电源接通后要求基准电压能非常迅速地应用于电路中,就要挑选具有足够快的导通特性的基准,并且应使降噪电容(noise reduction capacitance)最小。
为了使系统省电,基准导通延迟可能会限制数据转换系统选通供电的机会,即使基准位于转换器芯片内部,这个问题仍然应该考虑。
另外考虑转换器的电源起动特性在这种系统中也是同样重要的。
高精度的基准在电源接通后,芯片达到热稳定之前可能需要一个额外的热稳定周期并且使得受热所引起的失调达到它们的最终稳定值,这种影响在产品说明中将会给岀,一般不超过几秒钟的时间。
问:能否使用高精度基准来代替内部基准使转换器更准确?答:不必要。
例如常规的AD574的换代产品一一高速AD674B出厂调整好的校准误差为门・:汽丨门LSB), 它带有内部基准准确度在土100 mV(1%以内。
因为10 V的〔I骑:;为25 mV,所以满度为C'OC V±25 mV 假如一个具有1%勺AD674B出厂调整时,用增加1%增益方法使满度成为旳000 V调整到高的内部基准:.ii | V:,倘若把精确度基准为』I;C V的基准AD588接到AD674B基准的输入端,满度就变为:':■ 100 V,误差是原来指标中最大误差的4倍,所以这种做法是不必要的。
时间基准问:你为什么说系统的时钟是一种基准?答:这个说法并不是指对模数转换器所施加的转换时钟。
原则上它用于数据采集系统的采样时钟。
在这些系统中,对于存储、通信、计算分析或其它处理需要对信号按照预定的间隔(通常是等间隔)重复采样。
采样时钟的品质是系统性能的一个限制因素。
问:晶体振荡器是非常稳定的,是吗?答:晶体振荡器虽然具有很好的长期稳定性,但它经常产生短期的相位噪声。
如果设计者不使用晶体振荡器而使用RC弛张振荡器(如555或4046)也会导入相位噪声。
弛张振荡器有很大的相位噪声。
问:怎样才能保证采样时钟具有低的相位噪声?答:在你的微处理器或数字信号处理器中不能使用晶体振荡器电路作为采样时钟源。
在晶体振荡器电路中尽可能不使用逻辑门电路。
晶体振荡器通常是用逻辑门过激励晶体构成的,这不仅对长期稳定性没有好处,而且会引入比一个简单的晶体管振荡器还坏的相位噪声。
另外来自处理器的数字噪声,或者从集成封装的其它门电路来的数字噪声(假设逻辑门用作振荡器)将作为相位噪声岀现在振荡器输岀端。
理想情况下,可使用一只晶体管或场效应管作为晶体振荡器和具有一个逻辑门的缓冲器。
这个逻辑门和振荡器本身具有去耦极好的电源。
集成封装的门电路将不被采用,因为来自那里的逻辑噪声将对信号相位调制(它们可以用在直流场合,但不能用于快速开关状态)。
假如在晶体振荡器和各种模数转换器的采样时钟输入端之间有一个分频器,要使这个分频器的电源与系统逻辑分别进行去耦,以使电源噪声避开相位调制时钟。