Jste zde

Zajímavě programovatelné napěťové reference Dallas

Antonín Vojáček, 30. Září 2008 - 0:00

Při hledání vhodného integrovaného obvodu napěťové reference na stránkách společnosti MAXIM jsem narazil na zajímavě programovatelné obvody Dallas DS4305 a DS4303. Tyto napěťové reference dovolují snadno před použitím provést nastavení výstupního referenčního napětí v rozsahu 0 až 5.2 V s přesností na 1.5 mV, které se následně uloží a trvale drží na výstupu.

Obvody DS4305 a DS4303 jsou napěťově nezávislé (NV) elektronicky programovatelné referenční napěťové zdroje v 5pinovém pouzdru SOT23, které si naprogramovanou hodnotu drží i bez připojeného napájení. Toho lze využít nejen pro aplikace kde je požadováno občasné přeladění zdrojů, ale hlavně se výborně hodí pro nasazení do malovýrobních firem a podniků, kde vznikají v malém počtu různá i dosti specifická zařízení vyžadující různé napěťové reference. S DS4305 stačí nakupovat výhodně ve větším počtu jen jednu součástku, kterou pak při výrobě zařízení stačí jen jednou naprogramovat z dalšího přesného externího referenčního zdroje napětí. Programování lze i lehce zautomatizovat.

Programovací rozsah je od 0.3 V do hodnoty (Vcc - 0.3 V), což při rozsahu napájecího napětí 4 až 5.5 V odpovídá rozmezí 0 až 5.2 VDC. Napětí lze nastavit na libovolnou hodnotu v tomto rozsahu s přesností (v krocích) 1.5 mV. Což je docela zajímavá hodnota. Další zajímavá vlastnost je na referenční zdroj dostatečně velký zátěžový proud až 1 mA. To nebývá u referenčních zdrojů úplně běžné.

Základní parametry obvodů DS430x

  • Přesné elektronické nastavení referenčního napětí
  • Nastavitelný rozsah:
    • 0.3 až 5.2 VDC (DS4305)
    • 0.3 až 3.3 VDC (DS4303)
  • Počet programovacích cyklů: min. 50 000
  • Přesnost nastavení: +/- 1.5 mV
  • Zátěžový proud referenčního výstupu: 1 mA
  • Šum refer. výstupu v rozsahu 0.1 až 1.0 Hz:
    • 160 mikroVpp (DS4305)
    • 200 mikroVpp (DS4303)
  • Teplotmí drift: 7 až 28 ppm/°C (v závislosti na teplotním rozsahu)
  • Spotřeba: max. 11 mW
  • Teplotní rozsah:
    • -40°C až +125°C (DS4305)
    • -40°C až +85°C (DS4303)
  • Pouzdro: 5vývodové SOT23
  • Ochrana proti zkratu výstupu

Vnitřní bloková struktura a princip programování

Obvody DS430x jsou tvořeny následujícími bloky:

  • Vnitřní řídící logika (CONTROL)
  • A/D převodník (ADC)
  • EEPROM paměť
  • 12bitový D/A převodník
  • Vnitřní referenční zdroj napětí

 

Jejich použití právě dovoluje ono přesné naladění obvodu. I když se z vnějšku tváří jako plně analogový, prakticky je uvnitřní jeho funkce digitální založená na řídící logice, realizující stavový automat programovací proceduru. K jejímu zahájení stačí jen na vstup VIN připojit dostatečně stabilní zdroj napětí s hodnotou, kterou pak následně má mít referenční výstup obvodu. Během provádění programování se napětí nesmí měnit. Přivedení obdélníkového impulsu na vstup ADJ pak odstartuje samotnou vnitřní proceduru zaprogramování napětí na vstupu VIN do vnitřní EEPROM paměti jako číselnou hodnotu. Poté se vnější napětí odpojí a zdroj již pak sám (při zapnutém napájení)) generuje na výstupu VOUT napětí, které mu bylo předlohou s přesností +/- 1.5 mV. To je dáno 12bitovým převodníkem, který uloženou hodnotu opět převádí na analogové napětí.

 

Blokové schéma zapojení obvodu DS4305

Protože paměť je typu EEPROM, zaprogramované napětí se bezproblémů dlouhodobě v součástce udrží i bez připojení napájení. Počet programovacích cyklů je dle výrobce minimálně 50 000, což umožňuje obvod programovat dost často bez jakýchkoliv následků na jeho funkci. Délka programovací periody, kdy se uvnitř obvodu postupně ladí D/A převodník a jeho výstup je průběžně provnáván se vstupním napětím, je hlavně dána délkou ukládacího cyklu EEPROM. Samotný princip součástky tak není příliš složitý, ale výborně funkční. Navíc uzavřená automatická regulační smyčka ladícího procesu zároveň odstraní všechny nepřesnosti integrovaných prvků, jako jsou tolerance rezistorů, offset výstupního zesilovače, odchylka zisku či jiné chyby, které jinde mají vliv na funkci.

Graficky znázorněný postup programování (steps) napěťových referencí DS4305 a DS4303 a průběh napětí na vývodech VIN, VOUT a ADJ

Závěr

Obvody Dallas DS4305 a DS4303 patří z pohledu praktického použití mezi ty zajímavější napěťové reference a dost levné (u výrobce 0.4 US dolaru). Na druhou stranu programovatelnost je vykoupena horší přesností, teplotním driftem i hodnotou šumu. Přesnost 1.5 mV nebo drift až 30 ppm/°C není v oblasti pevných referencí nic moc (běžné jsou dnes i hodnoty desetin mV a jednotky ppm/°C). Více informací nejen od programovatelných a nastavitelných napěťových referencí najdete na stránkách výrobce - www.maxim-ic.com.

Antonín Vojáček

DOWNLOAD & Odkazy

  • Domovská stránka firmy MAXIM, výrobce mnoha různých integrovaných obvodů - www.maxim-ic.com
Hodnocení článku: 

Komentáře

Torgeir - 30. Září 2008 - 23:56

Prosim , ake referencie maju BEZNE presnosti hodnoty desatin mV a drift v jednotkach ppm/°C? Dlho nieco take zhanam a za pouzitelnu cenu ani nahodou. Nakoniec skoncim pri TL431. Poradte prosim.

Torgeir - 2. Říjen 2008 - 21:06

Isteze toho MAXIM v oblasti referencii vyraba hodne, i presne veci.
Ja som len reagoval na tvrdenie v clanku, ze je bezne mat ppm v jednotkach a hodnoty referencie v desatinach mV.
V cenovej relacii uvedenych obvodov nie je VOBEC bezne mat taketo hodnoty. Za 0,4US a ani za 5x vacsiu cenu MAXIM neponuka nic lepsie. Zacina to cenou az 2,5US pri 1k kusoch. MAX6043 patri sice medzi lacnejsie, ale nie je vyrazne lepsi ako DS4305.
A ak zoberiem do uvahy moznost prednastavenia napatia, za tu cenu je to velmi slusny cip. Uz len ako nahrada za TL431, s ktorou ma porovnatelne ppm bez potreby solichania vystupnej hodnoty Uref trimrom, alebo pevnymi rezistormi, ktore zanasaju dalsie teplotne nestability.

Chvilu som sa tesil, ze narazim na cenovo pouzitelnu referenciu miesto TL431 s parametrami uvadzanymi autorom ako bezne. Zazrak sa nekona, snad nabuduce. :-)

Prajem vela uspechov a dakujem za oboznamovanie s novymi vecami na trhu.