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技術(shù)問題:電阻器分壓器漂移——5ppm加5ppm啥時(shí)候等于5ppm?

發(fā)布時(shí)間:2015-12-02 責(zé)任編輯:sherry

【導(dǎo)讀】如果您有一個(gè)分壓器,其中每個(gè)電阻器支持 5 ppm/°C 的漂移,那么最差情況的漂移是多少?這是我最近研究低漂移電流傳感參考設(shè)計(jì) (TIPD156) 時(shí)向我同事提出的一個(gè)既定觀點(diǎn)的問題(當(dāng)然,是在我已經(jīng)得出答案之后提出的)。“顯而易見”的答案是 10ppm/°C。真正的答案其實(shí)只有 5ppm/°C,但必須是在分壓器分壓比是 ? 的時(shí)候。讓我們來深入了解一下這個(gè)并非顯而易見的明顯問題的答案。
 
圖 1 是一款分立式解決方案,其提供一個(gè)參考電壓 (VREF) 和基于 R1與 R2比值的偏置電壓 (VBIAS)。
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圖 1:雙參考分立式拓?fù)?/div>
 
這時(shí)很“顯然”電阻器分壓器的整體漂移是 (5 ppm/°C) + (5 ppm/°C) = 10 ppm/°C。為進(jìn)行確認(rèn),我進(jìn)行了仿真。圖 2 是TINA-TI仿真的結(jié)果,其中 R2向正方向漂移,R1向負(fù)方向漂移,溫度變化是 100°C。
R1 和 R2 漂移后的 Vbias
圖 2:R1 和 R2 漂移后的 Vbias
 
計(jì)算得出的增益誤差是 0.05%(500 ppm 或 5.0 ppm/°C)。這是一個(gè)電阻器的漂移,而非它們的和!
 
現(xiàn)在,我們看一下常見分壓器電路的增益比率,并將其按公式 (1) 重新整理。
R1 和 R2 漂移后的 Vbias
a 是 R1與 R2之比,最終與該電路的增益有關(guān)。例如,如果 α=1,增益是 ?。那么,α→0 時(shí),增益 →1。同樣,α→∞ 時(shí),增益 →0。
 
不同溫度的電路實(shí)際增益將取決于電阻器的漂移,在公式 (3) 中用 δ 表示。為了與仿真一致,R2按正方向漂移,R1按負(fù)方向漂移。
R1 和 R2 漂移后的 Vbias
請(qǐng)注意,增益誤差由漂移 (δ) 和電路增益(與 α 有關(guān))決定。此外,如果 α=1(電路增益 =?),增益誤差可簡化為 δ,這正好是仿真顯示的結(jié)果!
 
圖 3 是該設(shè)計(jì)增益誤差與電路增益的對(duì)比圖(5ppm/°C 的電阻器漂移,或 100°C 溫度下的 500ppm 總漂移)。注意,當(dāng)電路增益是 ? 時(shí),增益誤差是 500ppm。還請(qǐng)注意,隨著電路增益增加,增益誤差會(huì)減小,反之亦然。
R1 和 R2 漂移后的 Vbias
總之,分壓器的漂移與預(yù)期不同。它不是簡單的相加,而是取決于電路的增益。所以,您下次設(shè)計(jì)電路時(shí),如果再得出一個(gè)“顯而易見”的結(jié)論,您可能希望采用TINA-TI來核實(shí)一下!
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