The Physics and Pedigree of Offset Ger Drift

Offset gerilimi (V)OS), işlem sırasındaki dinamik DC gerilimin, çıktısını kapalı bir sistemdeki sıfıra kadar zorlaması için uygulanır.Bu zaman, V) sıcaklık farkı nedeniyle değişir.

Altta yatan mekanizmalar üç kategoriye girer.:0) ⁇ sürüklenme), taşıyıcı hareketliliğinin ve baz-emitter gerilimlerinin iki kutuplu süreçteki veya eş-üresel geçişlerden kaynaklanan hızlar [Dönderinler:2) Yüksek vadeli yaşlanmalar [Düzücük strese bağlı olarak, pakette mekanik stres rahatlama ve kök değişiklikleri, kapı oksitlerinde de etkili bir şekilde şarj gerektirir.

Minimal Drift için Amplifiers

Kompiyon seçimi en etkili tasarım kararıdır. Modern yarı iletken üreticiler açık düşük çözünürlüklü özellikleri ile hassas artırılmış amplifiğe sahiptir.Bir veri sayfası değerlendirildiğinde, bu parametreleri önceliklendirir:

  • [FONT:0)Maximum, AD8628 veya OPA189 rutin olarak 0.02 μV/°C'nin altında 0.1 μV/°C'nin altındaki değerleri göz önünde bulunduruyor ve BİDB performansı için Auto-zero ve chopper-stabilized mimarlıkları rutin olarak 0.02 μV/°C'ye ulaşır.
  • [FONT:0]Uzun vadeli istikrar[[Dönetici: 1 ) – Bazı satıcılar 1000 saatlik veya 10.000 saatlik aralıklarla sürüklenir. 1000 saat karek kök 1000 saat boyunca 0,5 μV'nin bir özelliği, on yıllık dağıtım için model hata bütçelerine yardımcı olur.
  • [FONT=0)Power-eely redüksiyon oranı (PSR) ve ortak mod ret oranı (CMRR)) - Yüksek PSR (≥130 dB) tedarik hacminden dengeleme gerilimi azaltırken, yüksek CMRR belirgin dengeleme değişimlerini önler.
  • [FONT:0)Package stres duyarlılığı[[[DÜT 1: 1) - Seramik veya onunmetli paketler limit ölü ekranlı ürpertici ve negresyon, yaşlanma sürüklenmelerini artırmak, özellikle de küçük ücretli küçük-outline (TSSOP), kalıp bileşik stres nedeniyle daha büyük dengelemeler gösterebilir.

Uygulama izinleri nerede, [[0)Rekade sıfır-drift yükselteçleri[Döneticileri [Dönetici 1] varsayılan seçimi olmalıdır.İç kapasitede sabit bir şekilde çift saat aralığı sürekli örnek ve null the natural dengeleme, transforming a tipik 50 μV tabanline into a liveing the lower-pass.Forifiers below 0.1 Hz. Ticaret-off is the entirecharge-injeksiyon breakple at the doping frequency, which can be be filtered with a post-ampl low-pass.Forifiers require the lower-pass.

Kombinasyonun kendisi dışında, gerilim referansına yakın dikkat edin. 1 ppm/°C'nin sürüklenmesi ile hassas bir referans, yükseltici sürüklenme yalnızca 0.1 μV/°C'nin yüksek çözünürlükte faaliyet gösteren sistemler için, ADC için gömülü-Zener teknolojisi ile ilgili referanslar gereklidir ve çıktısı düşük çözünürlükte 2 ppm / μkHr'den daha iyi bir birlik yükseltilmelidir.

Mastering Heat Management Across Three Levels

Sıcaklık sürüklenme birincil hızlandırıcıdır. Çok katmanlı bir termal strateji, kritik bileşenlerin kesişme ısısını donduruyor, çevre dalgalanmalarını irrelevant.

Seviye 1 - Board-Level Isoterm Layoutout

Baskılanmış tahtayı tasarlayın, böylece hassas sinyal zinciri bir isotermal bölge işgal eder. Pour sağlam bakır referans uçakları, yükselteçli ayak izinin ötesinde en az beş milimetre uzatır.Bir çift üst kat bakırı iç uçaklara kullanın, yüksek güç bileşenleri için sürekli bir zemin düzlemde üst düzey bir zemine sahip olun - gerilim düzenleyicileri, mikro kontrolcüleri, sonlu zemin noktaları - tahtanın ve onları moats veya kesme ile izole etmek için.

2. Seviye - Yerel Aktif Isı Kontrol

Sub-μV sürüklenme hedefleri için, tam olarak 16 bit DAC'ye bağlı olarak, bir TEC'nin çok karmaşık olması için, eşleştirilmiş ısıtma transistörleri ve kapalı kablolama cihazı ile birlikte, analog veya sessiz bir 16 bit DAC'ye bağlı olarak uygulanan bir çözünürlükte, 20 °C ortamın üzerindeki bağlantıya karşı modülasyona karşı stabiliz edilmesi gerekir.

3. Seviye - Sistem Enkür İklim Kontrolü

En yüksek seviyede, düşük hacimli direnç sıcaklığı (RTD) kullanarak tüm analog cepheyi kapat ve verileri gerçek zamanlı bir yük algoritmasına dahil etmek için 10 mm kalın alüminyum plakayı 900 J /kg kapasiteli ısı kapasitesiyle sabitlenebilir.

ADC'ye ulaşmadan önce Drift'i iptal eden devreleri tasarlayın

Düşük bir yükselteçli yükselteç bile, devrelerin dışsal etkilerini diferansiyel gerilime yeniden ortaya koyarsa, bu etkileri nötralize etmek.

Diferansiyel İşaret Yolu Symmetri

Yol açma ve sinyal yolları aynı şekilde ifade etmiyor. Eş iz uzunlukları, bakır ağırlıkları ve% 1'de sayılıyor ve fiziksel olarak simetrik çiftlerdeki filtre bileşenleri.The Seebeck effect, iki disimilar kullanarak mikro volt seviyesindeki ısı bağlantılarını üretir; bu nedenle, metal film yapımcıları düşük ısıtılmış EMF (örneğin, Vishay Z-il veya Susumu RG) elde etmek için dört mil boyunca dışlanmış bağlantılara karşı dirençli.

Guard Ring ve Leakage Control

Ultra yüksek çözünürlükte, yükselteçli bir kilitlenmeli düğümler, aynı gerilime giriş için, eğimli alanı tamamen silerek, yüzeydeki eğimi kullanarak aynı tele bağlanarak, bir odaya bağlı kalın.

Chopper Artifact Filtering

Sıfır-drift yükselteçleri, dolaylı frekanslarında yüksek frekanslı dalgalanmalar enjekte eder – yaklaşık 10 kHz 150 kHz. Bu dalgalama, ADC girişi olmadan otomatik olarak sabitlenebilir ve otomatik olarak sabit bir şekilde sabitlenebilir.

Power Supply Architecture as a Drift Deterrent

istikrarlı bir güç tedariki önkoşuldur, ancak birçok mühendis, dengedeki rolünü hafife alır. Op amp PSRRR, frekansla sonlu ve degradstir; raylarda çiftlerin hem doğrudan hem de ortak mod modasyon yoluyla gürültüyü azaltır.

  • [FONT:0)Linear Yönetmeliği Yüksek Ripple Rejeksiyon[[DÜT:1) – Basit bir direnç önbellekli bir LDO ile, TPS7A49 veya LT30454545 gibi, yüksek çözünürlüklü ölçüm sistemleri için ortak moddan elde edilen sürüme göre daha büyük bir artış gösterir.
  • [FONT:0]Split Analog ve Dijital Malzeme) – 100 LOWt ile analog raylardan dijital tedarik uçaklarını ikiye bölmek için ferrite beads veya pi-filters kullanın.Yukarıdaki frekans 1 GHz'den geri dönmek için tam olarak ADC arayüzünü kullanın.
  • [FONT=0]Remote-Sense Feedback[Dönetici: 0,5 metre ötesinde çalışır, yükseltici tedarik pinlerinde gerilim ayarlaması için uzaktan-sense Kelvin bağlantıları çalıştırın, tel-resistance sıcaklık katlarının neden olduğu gibi, aynı uzunlukta ve ölçümler ile aynı uzunlukta bir çift anlamlı tel kullanın.
  • [[Düzücü-vardırıcı yedekleme[[Dönemli:0)Battery-Based Backup[[Döntgen: 1 ) - Güç kesintileri sırasında faaliyet gösteren sistemler için, kapalı bir öncü veya lityum-ion bataryası, yüz gerilimi% 0.1 oranında koruyan hassas bir kontrol cihazı ile birlikte.

Kalibrasyon Protokolleri Yıllardan Fazla Drift

Kalibrasyon sadece son bir adım değildir; ölçüm yazılımına dokunan devam eden bir süreçtir. Üç katmanlı bir kalibrasyon hiyerarşisi uzun vadeli dağıtımlara uygundur.

  1. [FONT=0]Fox Auto-Zero[Dönetici:0) Üretim sırasında, Fluke 5730A gibi hassas bir gerilim kalibrasyonunu kullanarak, tüm işletim sıcaklığı aralığına karşı hata elde etmek için.En iyi sonuçlar için, 10 nokta kalibrasyonunu her sıcaklıkta tutan sistemle birlikte, ısı dağılımını en az 30 dakika boyunca, termal dengeyi dengelemek için beşinci sıra dışı bir polinom kullanın.
  2. [FONT:0)In-Circuit Chopper-Based Auto-Calibration) - Birçok modern ADC ve yükselteçler, devrenin herhangi bir büyük sıcaklık geçici veya yapılandırılabilir aralıklarda çalıştığını doğrulamadan sonra talep edilen bir dizi ayara entegre eder.
  3. [[Dönetici:0)Dış Referansı Düzenli Doğrulama[Dönder:0)[Dönetici:0)Dönerli Doğrulama[Dönemli) için bir çalışma işareti hesaplamak için, diğer tüm sabit yöntemlerin geri çekilmesi ve daha istikrarlı bir şekilde değiştirilmesi için bir geçiş yapmak için bir geçiş yapmak.

Birden çok analog kanalla sistemler için, sabit girişler kullanarak, birden fazla eksenli girişler kullanarak, geçişten sonra yerleşmek için bir kanal oluşturmak için bir kesinti programı uygulayın. Kalibrate one kanal at a time during ölçüm boşluks, and inter leave reference values to provide sürekli sıcaklık tazminat.When using multiplexed inputs, always add a dummy kanal between signal Channel to move, avoid returnedual charge enjeksiyon from appear as deploy.

Çevre Shielding ve Ambalaj Tahminleri

Drift, silikondan yalnız kaynaklanmaz. Dış elektromanyetik ve mekanik etkiler genellikle denge değişimi olarak maskelenir. Broad-spectrum sayacımasures önemlidir.

EMI Sertleşme

Yüksek frekanslı RF alanları, bir DC dengelemesine ek olarak giriş korumanın karesi davranışı ile giriş koruması diyotları ile tekrarladı.Geçmişli bir zeminle tüm ön uçları uçaktaki boşlukları hemen hemen doğrulayın.For the component-mate-mate-matery-yel iletkenler in a braided Shield, and expire the Shield via 360-deretraving, place common-mode chokes hemen hemen hemen hemen uçaktaki eğimli bir korumayı sağlamak için bir Faraday kafesini kullanın.

Titreşim ve Strain Isolation

Çelik kablolar, kabloların sabit kenarlarında hassas yükselteçler, yüksek çözünürlükte, motor test cihazları veya otomotiv platformları gibi yüksek çözünürlükte şasilere yumuşak pompalanan silikon şasileri kullanarak, kabloların altındaki bir manyetik geçişle birlikte veya motor test cihazları gibi yüksek çözünürlükte veya motor yükselteçli ortamlardaki uygulamalar için, 10'un altındaki bir manyetik geçişle kuvvetlendiricisi kullanarak, kabloların sabitlenmesini sağlar.

Nem ve Moisture Koruma

Masa yüzeyindeki Moisture, zaman içinde etkili bir dengeyi artırabilecek iyonik sızıntı yolları yaratır. Parylene C veya silikon bazlı malzemeler gibi moleküler bir kaplamayı % 0.1'in altına alan, son koruma için, bir ilk kuru azot ünitesine sahip bir miktar eklenebilir.

Pratik Drift-Budgeting: Datasheet to Field Data

Dağıtımtan önce navigasyon sürprizleri önler. kök-sum-square (RSS) katkılarını atan bir hata-büt yayılarak başlayın:

  • [FONT=0)Amplifier[[[DÜDÜT:1): Datasheet maksimum sürüklenme × beklenen sıcaklık delta × muhafız-grup faktörü ( yaşlanma için 1.5×).
  • [FONT=0)Reference gerilimi[[Döncüm: Tempco × gerçek delta + uzun vadeli istikrar × √ (saatler içinde zaman).
  • [FONT=0]Thermoelektrik EMF[[DÜT:1): Her bir kavimdeki her bir kavim katlanarak (Sb için 35 μV/°C) sıcaklık gradient tarafından çoğalır.
  • [FONT=0)Power Supply sensitive[[[FONTT:0)[[[FONT=0)))))))[[[FONT=FONT=0))))))))
  • [FONT:0)PCB sızıntı[[DÜDÜT:1]: Yüzey direnci × gerilim gradient × alan.% 10 MULL /cm2 kurulu% 60 nem, sızıntı akımı 1 nA'ya ulaşabilir, 1 μV bir 1 kULL kaynak engelleyicisi ile dengelenebilir.

Dağıtımdan sonra, sürekli sıcaklık log verileri periyodik referans okumaları ile dengelemenin Allan sapmasını hesaplamak için.Bu istatistiksel yöntem, beyaz gürültüden rastgele yürüyüşe geçebilecek en iyi averting time at which blowes over from a general bipolar op to an auto-zero device and calibration intervals. For tipik hassas sistemler için, en iyi averating pencere 10 ve 100 saniye boyunca 90-günlük bir yaklaşımla, bir analog sensör ağı üzerinden doğru yola çıkmak için 12 μV arasında kısa bir süre boyunca, otomatik olarak bozulmamış.

Firmaware-Level Drift Compensation Strategies

Donanım sadece her nanovoltaik yok edemez; akıllı bir bilgisayar katmanı, oturma boşluklarını doldurur. İki kanıtlanmış teknikler hassas analog tasarımı tamamlamaktadır.

[[Dönüşük sıcaklık regresyon[[Dönemli) Sürekli olarak, polinomik bir denge modeline uygun olarak uygun olarak ayarlandığında, model katlama (pürücük) okumalar için her zaman güncellenir.Normal bir işlem sırasında, model tahmini ölçüm gürültüsünden uzaklaştırılır.Bu yaklaşım, bataryaya geri yükleme sırasındaki hataların imza değişiklikleri küçük bir şekilde çalışır.En iyi sonuçlar için, en az şarj edici bir filtre kullanın.

[FONT:0]Kurumsal çift örnekleme[Dönetici:0) ADC dönüşümünden önce sabit bir şekilde sabitlenmiş olan ve girişte stabil bir referans, her iki yönde de bir araya gelen bir CDS süresi içinde, iki yol için de bir araya gelen fark, geçiş süresine göre, yüksek bir örnekleme oranın tamamının tamamının tamamının tamamının tamamının tamamının yerine getirmesi için etkili bir şekilde reddedilir.

Gerçek Dünya Uzun Süreli Ölçümler için İşsiz Kontrol Listesi

Mühendisler çok yıllık bir ölçüm sistemi hazırlar, istenmeyen operasyon bu noktaları prototip ve preprodüksiyon aşamalarında doğrulamalıdır:

  • Yüksek sıcaklık (85°C) yüksek sıcaklıklarda 1.000 saatlik bir koşu testi yapın ve ilk sürüklenme işlemi ile ön-geri yükleme gerilimi arasındaki fark, erken yaşam yaşlanma riskini doğrudan bir ölçüdür.
  • Sıcaklık ayarını kullanarak -20°C'den + °C'ye kadar, ısıtıldıktan sonra her platoda kayıt dengeleme işlemi yapın. Bu verileri sıcaklığın azaltımı algoritmasını doğrulamak için kullanın.
  • Tüm sinyal zincirinin ortak modu reddedilmesini ölçül, sadece yükseltici değil. Ortak bir mod gerilimi beklenen alana eşit şekilde uygulayın ve elde edilen çıktı değişikliğini doğrulayın, bütçe içinde düşer.
  • Sistem sağlığını izlemek için bekçi-grup tekniklerini kullanın: periyodik olarak bilinen bir kalibrasyon pulu enjekte edin ve bir eşiğin ötesine geçerse, bir sürüklenme mekanizmasının amaçlanan baskı ile kırıldığını gösteren bir uyarı.
  • Her mekanik ortak ve bağlantının yerleşik sıcaklık katlarını belgelemek ve hata bütçesinde önemli termo çift kaynakları olarak tanımlayanları izole etmek.
  • Bir güçle ilgili test yapın: Sistemi en az 1.000 kez takip etmek, histerileri veya güç bağımlı sürüklenen herhangi bir bileşeni tanımlamak için dengeleme gerilimini belirlemek için dengelemek.
  • Sistem ısı tazminatını bir termal odaya yerleştirmek ve 10°C / saat rampayı takip ederken kaydetmek için geçerli. telafi edilen çıktı hedef toleransı içinde düz kalmalıdır.

Her şeyi bir araya getirmek

Uzun vadeli ölçüm sistemlerindeki dengeyi azaltmak, her bakırın dökmesi, tedarik rayları ve algoritmanın veri bütünlüğüne karşı çıkan yavaş hareket sistemlerini reddetmesi için bir disiplindir.Yerel sürüklenme sistemi, on dört nano voltlukta ölçüldüğü ve her bakırın dökmesi, tedarik raylı sistemdeki sabit bir şekilde sabitlenmiş olan tüm kontrol yöntemleri uygulamaktadır.

[FONT=0]Dönemli Referanslar: [Dönetici:0] [Döneticiler: Chopper ve Auto-Zero Amplifier[FLT: 16][FLT: 16|D|D|D|D|Döneticileri: Doğru Gerilim ve DriftVishay: Termoelektrik EMF inors
[D|D|Döneticileri: Doğru Gerilimleri Seçeneğen[Dönetmenler: