200mA精密基准电压源的多种用途

lt6658 不是一款普通的基准或稳压器,因为它在这两种功能方面的表现同样出色。此外,由于其独特的架构布置,它不仅仅是提供具有大量电流的精确电压。本文将讨论以下电路,演示各种电路可能性。虽然有相当多的应用说明,但毫无疑问,lt6658将成为一个引人注目的解决方案,但这里没有明确实现。作为兼具基准电压源和稳压器的产品,lt6658 被称为 refulator唰唰��.
refulator适用于需要精密基准电压源且能够为相关信号链组件供电的设计,例如数据转换器、放大器、桥式传感器和其他高性能电路器件。
介绍
此关键规格和特性列表说明了 lt6658 的性能。关键基准规格包括10 ppm/°c时的漂移和0.05%时的初始精度。关键稳压器规格为0.25 μv/ma负载调节,两个输出源出150 ma和50 ma的电流。出色的psrr、低噪声、输出跟踪和降噪引脚相结合,将基准电压源和稳压器领域的优点整合到一个封装中。
双输出:
源电流 : 150 ma 和 50 ma
灌电流:20 ma/缓冲器
漂移:10 ppm/°c
准确度:0.05%
负载调整率:0.25 μv/ma
输出跟踪:±150 μv
psrr:10 hz 时为 >100 db
0.1 hz 至 10 hz 噪声:1.5 ppm 峰峰值
最大电源:36 v
降噪引脚
输出禁用引脚
电流保护
热保护
占地面积小
温度范围:–40°c 至 +125°c
lt6658的典型应用如图1所示。内部框图说明了带隙功能,后接一个可选的滤波器功能,后跟两个缓冲器,其同相输入连接在一起。在此应用中,缓冲器的反相输入vout1_s和 vout2_s,与输出 v 相关联out1_f和 vout2_f作为具有开尔文感的电压跟随器。
lt6658 与许多基准和稳压器的不同之处在于,它具有一个主动吸收的 a/b 类输出级以及源出电流。此外,它还设计用于驱动 1 μf 至 50 μf 或更高的容性负载。当输出端并联一个1 μf陶瓷电容和一个大电容时,大容性负载是稳定的。
图1.lt6658的典型应用。
输出缓冲器经过调整,以最大限度地减少漂移,从而在整个工作和负载条件下实现出色的跟踪。完整的数据手册和规格可以在这里找到。
简单的输出配置和应用
由于反相输入可用,因此可以将其设置为非单位增益,如图2所示。一个 lt5400-4 具有 0.01% 的匹配,以保持 lt6658 的精度。此示例提供精确的5 v和2.5 v电源轨,可用作±2.5 v稳压器应用,2.5 v输出提供
分离电源接地。非单位增益可以应用于两个输出,以产生1 v至6 v之间的任何输出电压。
图2.简单的非单位增益电路,产生一个±2.5 v接地的分离电源。
使用反相输入可从较高的输出电压产生较低的输出电压。图3显示了如何使用3.3 v输出产生1.8 v输出。由于同相输入连接到2.5 v,因此很容易产生较低的输出电压。v 的表达式out2_f是
其中 rf1和 rf2是缓冲反馈电阻和r合1和 rhns是缓冲输入电阻。
图3.具有增益和反转的应用。
在此应用中唯一受到影响的参数是精度,这取决于r的比率f/r在.此外,本应用还说明了如何利用旁路输出用作±10 ma拉电流和灌电流输出。请注意,旁路引脚上的任何变化都将直接影响v输出1和 v输出2输出。
输出电压可以调整至2.5 v至6 v之间的值,如图4所示。微调可以通过机械修剪或数字微调电位器来完成。数字调整特别有助于校正adc和dac误差。微调电位器可以组合以产生相同的输出电压,或者输出电压可以独立控制。
图4.可调增益。
具有两个输出缓冲器提供了灵活性,其中一个输出可以提供必要的电压,另一个输出可以提供精密电流源,如图5所示。
图5.精密电压源和精密电流源应用。
注意输出 vout2_f引脚将为一个 v是高于感应线。应调整电源电压以适应 v 上较高的输出电压out2_f.由于每个输出都有一个独立的电源输入,因此可以单独驱动它们,以改善通道间隔离或适应不同的输出电压,而不会消耗过多的功率。
通常,当人们在同一句话中提到基准电压源和振荡时,它们指的是不良行为。然而,为了突出lt6658的独特架构,介绍了图6a中的多谐振荡器电路以及图6b中产生的波形。此处,2.2 μf电容和1 kω电阻设置时间常数。400 ω外部正反馈电阻和 400 ω 内部电阻设置迟滞并影响输出频率,大致为 f = 1/2.2 rc。内部电阻的值为400 ω ±15%,这将影响输出频率。
图 6a. 多谐振荡器应用。
图 6b. 多谐振荡器输出。
本电路示例显示输出电压摆幅略小于4 v,其中输出低电压降至0.9 v,输出高压降至v在 – 2.5 v. v在本例为6 v,输出未满载。作为 v在超过8.5 v后,输出将箝位在6 v左右,输出占空比将降至约40%。
由于电流流过 400 ω 的内部电阻,nr 引脚上的电压会发生变化,导致 v输出1也与 v 同步振荡输出2.
另一个通常与基准电压源无关的动态电路是音频放大器。双类 a/b 输出可配置为驱动 8 个 ω 和 16 个 ω 扬声器,如图 7 所示。单端源驱动v的反相输入输出1,驱动v的反相输入输出2.带隙设置精密共模,而输出则用作差分驱动器。为了改善转换速率,请使用 lt6658 上的最小输出电容。
图7.音频应用电路。
通过增加互补的分立bjt输出器件,图8中的电路可以提供更大的功率。该电路仅显示一个放大器电路,但两个扬声器可以由两个输出驱动以产生立体声。虽然有更好的音频放大器选择,但这些应用证明了lt6658架构的灵活性。
图8.使用分立bjt的音频应用电路。
应变计应用
lt6658 可充当稳压器和基准,如以下应变计应用所示 (图 9)。lt6658为四个ltc2440提供基准电压和电源电压,2.5 v电源轨偏置四个应变计。每个应变片消耗 7.5 ma,总计 30 ma,完全在 v 以内输出2的50 ma输出规格,并提供adc基准电压源输入。v输出1为每个ltc2440提供8 ma电流,总电流为32 ma。
图9.lt6658 用作应变计应用的基准和稳压器。
图10显示了具有三个称重传感器的桥式电路应用。lt6658提供精确而稳定的操作,即使总负载电阻仅为82 ω需要60 ma。高增益缓冲器将保持能够驱动称重传感器的精确电压。第二个输出可以驱动另一个应变计或为下游的adc转换器供电。
图 10.桥接电路应用。
数据采集应用
对于使用dac的精密应用,其中基准电流与代码相关,因此必须特别注意电路板布局和寄生电阻。为了利用ltc2641将inl维持在0.1 lsb<,负载调整率需要为<19 ppm/ma。此外,基准输出阻抗和pcb电阻需要100 db,持续超过1 khz。这是当 v合1和 v合2引脚连接在一起。有关交流psrr的详细信息,请参见lt6658数据手册。直流至100 hz时,通道间隔离电源至输出为>130 db。
带跟踪功能的多通道输出电源
多个 lt6658 的 nr 引脚可以连接在一起,从而形成一个具有跟踪功能的多通道精准电源。在图14所示的示例中,四个lt6658的nr引脚连接在一起。由此产生的电源具有八个跟踪输出。也就是说,由于所有nr引脚都连接在一起,因此四个lt6658中的每一个的输出缓冲器将跟踪整个温度。图15a显示了精密调整输出如何在宽温度范围内跟踪。此图中的七条迹线称为第一个 v输出1.这显示了输出缓冲器的低失调电压和低温度漂移。
通过将nr引脚连接在一起,缓冲器的输入电压相同,并且c星期日电容器将组合成更大的值,从而降低带隙电路的噪声带宽。输出缓冲器产生的噪声密度谱如图15b所示,其中噪声以输出缓冲器为主,带隙噪声在小于10 hz时滚动。
此示例显示配置为单位增益的所有通道。输出电压可以针对各种输出电压值进行配置。虽然这些器件共享nr引脚和电源电压,但它们仍能保持出色的psrr、负载隔离和负载调节性能。
图 14.并联nr引脚,用于具有输出跟踪功能的多通道电源。
图 15a. 跟踪。
图 15b.输出电压噪声密度。
大电流、低温系数电路
图 16 示出了 ltc6655-2.5 低噪声基准如何过驱 lt6658 的 nr 引脚。结果是一个双输出、低温度系数 (tc)、高电流基准。该电路的一个变体包括向其中一个通道增加增益并驱动 ltc6655 的 v在针。ltc6655-2.5需要500 mv裕量,因此需要lt6658的一个缓冲器提供至少3 v输出。
图 16.低漂移、高电流应用。
电源应用
缓冲器输出可以组合在一起,提供200 ma单路输出。电阻器允许将输出连接在一起而不会造成严重破坏。图17所示电路的负载调整率受电阻值限制,为3 ppm/ma。这是对器件典型负载调节0.25 μv/ma的补充。电阻器也可以调整以降低负载调整率。而且,由于电阻值如此之低,功耗不是问题。
电阻器可由印刷电路板走线构成。可以使用一盎司或两盎司铜,也可以安排0.01 ω电阻的组合。该电路还将以与源出电流相同的比率吸收电流。
图 17.用于 200 ma 输出的并行输出。
两个输出将尝试相互补偿,它们之间需要一些电阻。两个输出之间可能存在高达±70 μv的差值。使用所示值 0.01 ω 和 0.03 ω,输出缓冲器之间流淌的电流高达几毫安。随着电阻值的增加,该共享电流减小。但是,较大的隔离电阻意味着较大的负载调节误差,如表1所示。
r1 (ω) r2 (ω) 负载调整率(ppm/ma)
0.01 0.03 3
0.02 0.06 6
0.03 0.09 9
0.04 0.12 12
0.05 0.15 15
对于需要大量精密电流的应用,lt6658可与几个晶体管和镇流电阻结合使用,以创建精密低噪声、5 a固定直流电源,如图18所示。
图 18.精密、低噪声固定、2.5 v、5 a电源电路。
通过一些修改,可以从图18推导出可变电源,如图19所示。一篇博客文章讨论了这种设计,可以在这里找到。
图 19.精密、低噪声可变,1 v至5 v,5 a电源。
为射频电路供电
图20中的应用采用lt6658供电,其中一个输出增加到3 v,另一个输出降低到1.4 v。这为i和q信号放大器/滤波器和调制器提供电源。3 v输出为滤波器和调制器供电,而1.4 v输出设置共模。lt6658 的 od 引脚用于在发射和待机之间切换电路。
图 20.低功耗、低噪声i和q信号放大器/滤波器和调制器。
递归引用
虽然 lt6658 具有出色的电源抑制能力,但图 21 将电源抑制提升到一个新的水平。图 21 中所示的递归引用在 v 上创建输出输出2这与电源电压非常隔离。v合1和 v在由外部电源驱动,在v上产生5 v电源输出1.一旦激活,v输出1然后接管为 v 供电在随后,v合2,将这些电源输入与外部电源隔离。
图 21.a) 极端电源抑制电路,b) 递归基准的交流电源抑制比。
如图21b所示,在我们的测试设置极限下,可测量的低频电源抑制超过140 db。包括一个理论迹线,指示更有可能的电源抑制。
24位、高分辨率adc应用
ad7768-1是一款精密、24位σ-δ转换器,专为宽带宽、高密度仪器仪表、能源和医疗保健设备而设计。ad7768-1是一款要求苛刻的转换器,需要低噪声、精密、固态基准电压源来驱动其基准输入引脚。对于此应用,lt6658的一个输出为模拟电源引脚avdd1和avdd2提供5 v电压。另一路输出为基准输入提供4.096 v电压。
图 22.一款由 lt6658 供电的 24 位、同步采样 σ-δ 转换器。
得到的fft具有1 khz输入音和最快的可用采样速率,如图23所示。为了正确看待这一点,4.096 v基准电压源被分频为488 nv的lsb大小。任何噪声、纹波或馈通在测量结果中都变得显而易见。
图 23.ad7768-1和lt6658应用的fft。
结论
lt6658 的多功能性和灵活性在少数应用中得到了考虑。虽然此处显示的应用使用 2.5 v 变体,但还有其他五种电压选项可用,即 1.2 v、1.8 v、3 v、3.3 v 和 5 v。所有六种选项均具有adi公司众所周知的相同严格规格和严格测试。
lt6658 旨在满足那些希望从一个基准获得更大电源电流的客户的需求。有两个输出似乎是明智的,并且出现了上述架构。如前面几页所示,此体系结构可用于各种应用程序。毫无疑问,我们的客户会发现许多其他创新方法来应用 lt6658。


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