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技術問題:電阻器分壓器漂移——5ppm加5ppm啥時候等于5ppm?

發(fā)布時間:2015-12-02 責任編輯:sherry

【導讀】如果您有一個分壓器,其中每個電阻器支持 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計 (TIPD156) 時向我同事提出的一個既定觀點的問題(當然,是在我已經得出答案之后提出的)。“顯而易見”的答案是 10ppm/°C。真正的答案其實只有 5ppm/°C,但必須是在分壓器分壓比是 ? 的時候。讓我們來深入了解一下這個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,其提供一個參考電壓 (VREF) 和基于 R1與 R2比值的偏置電壓 (VBIAS)。
雙參考分立式拓撲
圖 1:雙參考分立式拓撲
 
這時很“顯然”電阻器分壓器的整體漂移是 (5 ppm/°C) + (5 ppm/°C) = 10 ppm/°C。為進行確認,我進行了仿真。圖 2 是TINA-TI仿真的結果,其中 R2向正方向漂移,R1向負方向漂移,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
 
計算得出的增益誤差是 0.05%(500 ppm 或 5.0 ppm/°C)。這是一個電阻器的漂移,而非它們的和!
 
現在,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。例如,如果 α=1,增益是 ?。那么,α→0 時,增益 →1。同樣,α→∞ 時,增益 →0。
 
不同溫度的電路實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按負方向漂移。
R1 和 R2 漂移后的 Vbias
請注意,增益誤差由漂移 (δ) 和電路增益(與 α 有關)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果!
 
圖 3 是該設計增益誤差與電路增益的對比圖(5ppm/°C 的電阻器漂移,或 100°C 溫度下的 500ppm 總漂移)。注意,當電路增益是 ? 時,增益誤差是 500ppm。還請注意,隨著電路增益增加,增益誤差會減小,反之亦然。
R1 和 R2 漂移后的 Vbias
總之,分壓器的漂移與預期不同。它不是簡單的相加,而是取決于電路的增益。所以,您下次設計電路時,如果再得出一個“顯而易見”的結論,您可能希望采用TINA-TI來核實一下!
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