Jak zmienia się CMRR układów różnicowych wzmacniacza w czasie?

11

Projektując precyzyjne obwody analogowe, często spotykam części, które wydają się być bardziej niż wystarczająco dokładne dla moich celów, ale w których arkusz danych nie określa, jak kluczowe parametry będą się zmieniać w czasie.

Obecnie patrzę na arkusze danych dla wzmacniaczy różnicowych (np. INA157 ), a CMRR wygląda lepiej niż to, co osiągnęłbym, stosując niedrogie dopasowane dzielniki rezystorów (np. MAX5490 ). Jednak współczynniki rezystora będą się zmieniać w czasie, co zmniejszy CMRR.

Dzielniki rezystorów często podają typową wartość dla tego dryfu w stosunku, więc mogę oszacować, jak długo mój obwód może trwać bez ponownej kalibracji. Jednak chociaż niektóre ze wzmacniaczy różnicowych, które widziałem, określają przesunięcie przesunięcia wejściowego w czasie, nie widziałem jeszcze takiego, który określa zmianę CMRR lub dopasowanie współczynnika rezystora w czasie.

Zakładam, że parametry z czasem nie będą znacznie przekraczać początkowych limitów, i wydaje się, że jest to prawdą, np. Dla napięcia przesunięcia wielu wzmacniaczy operacyjnych, ale z drugiej strony pamiętam 0,1% rezystorów, które były tylko określone dryfować mniej niż 2% (lub coś wzdłuż tej wielkości) w ciągu kilku tysięcy godzin.

Zastanawiam się teraz: czy istnieje jakaś reguła pozwalająca oszacować, w jaki sposób rozwinie się CMRR (lub podobne parametry bez specyfikacji starzenia)? Czy mogę założyć, że pozostanie powyżej specyfikacji „minimalnej” nawet po kilku latach użytkowania? Jeśli nie, to przez ile godzin użytkowania specyfikacja arkusza danych pozostaje aktualna?

datasheet common-mode precision drift Medo42
źródło
1
Podczas gdy wartości rezystorów we wzmacniaczach różnicowych będą się zmieniać w czasie, są one tak skonstruowane, że wszystkie zmieniają się w podobny sposób, więc CMRR nie powinien się zmieniać z powodu zmian rezystorów.
Scott Seidman,
2
Rezystory w dopasowanych sieciach są również skonstruowane w ten sposób, a ich współczynniki dryfują (choć powoli), ponieważ rezystory nie starzeją się dokładnie w ten sam sposób. Na przykład dopasowany dzielnik rezystora MAX5490 określa zmianę stosunku wynoszącą 0,03% typowo przez 2000 godzin w temperaturze 70 ° C. To wydaje się bardzo małe, ale wysokie CMRR wymagają bardzo precyzyjnego dopasowania. Na przykład CMRR 80 dB wymaga, aby stosunki dwóch dzielników rezystorów były dopasowane w zakresie 0,02%.
Medo42,
Czy zapytałeś już producenta? Na pewno nie znam odpowiedzi. Ale wyobrażam sobie, że są ludzie w branży, którzy wiedzą i prawdopodobnie pracują dla krajowych, liniowych, TI, Maxim lub cokolwiek innego. Bez obrazy dla nikogo, kogo pominąłem.
mkeith,
@mkeith Jeszcze nie. Spróbuję wysłać wiadomość e-mail do Analog, ponieważ tworzą one układ scalony, na który się zdecydowałem, i poinformuję, czy / kiedy otrzymam odpowiedź.
Medo42,
2
Ponownie opublikowałem moje pytanie w Strefie Inżyniera Urządzeń Analogowych: ez.analog.com/message/168215 .
Medo42,

Odpowiedzi:

2

Jeśli arkusz danych nie pokazuje szczegółów konkretnego wkładu w błąd jakiejś wartości, należy założyć, że udział błędu jest już brany pod uwagę w zakresie wartości minimalnej / maksymalnej.

W twoim przykładzie arkusz danych nie pokazuje dryfu CMRR w czasie. Można zatem założyć, że to przesunięcie jest już uwzględnione w specyfikacji min CMRR. To nie znaczy, że CMRR nie będzie dryfować z upływem czasu, temperatury, fazy księżyca ani tego, co zjadłeś na śniadanie, ale że nie spadnie poniżej określonego minimum we wszystkich prawidłowych warunkach.

Zaprojektuj obwód tak, aby tolerował minimalną CMRR i wszystko powinno być w porządku. Przez większość czasu będzie ci lepiej, ale nie możesz na tym polegać.

Należy pamiętać, że oznacza to również wykonanie kalibracji do warunków początkowych stwierdzonych przy pierwszym uruchomieniu nie daje żadnej gwarancji. W rzeczywistości pogarsza to najgorszy przypadek, ponieważ spowoduje to przesunięcie wartości błędu. Załóżmy na przykład, że parametr ma gwarantowaną wartość od 95 do 105, przy czym 100 jest wartością nominalną. Oznacza to, że urządzenie może w dowolnym momencie, z dowolnego powodu, dryfować w przedziale od 95 do 105. Jeśli podczas kalibracji zdarzy się, że osiągnie wartość 105, odejmując obwód zewnętrzny 5, otrzymasz 90, gdy urządzenie przejdzie do 95 .

Aby przeprowadzić kalibrację z dowolnymi gwarancjami, parametr, który skalibrujesz, musi być podzielony na początkową dokładność i składniki dryfu długoterminowego. Jeśli urządzenie, którego próbujesz użyć, nie zostało określone w ten sposób, skontaktuj się z producentem, aby sprawdzić, czy może być dostępnych więcej szczegółów, lub użyj innej części.

Olin Lathrop
źródło
Uważam, że zaskakująco silna interpretacja specyfikacji. Zawsze zakładałem, że producenci wspominają o tym w swoich arkuszach danych, jeśli mieliby długoterminowe testy swoich komponentów - a bez nich, jak mogliby składać długoterminowe obietnice? Jestem pewien, że masz doświadczenie w tym twierdzeniu, ale czy możesz wskazać mi jakieś źródło instrukcji / instrukcji producenta?
Medo42,
@Med: Próbujesz wczytać za dużo w arkusz danych. Masz gwarancję tylko tego, co mówi, że masz gwarancję. Zgadywanie, co jeszcze możesz uciec, wpędzi cię w kłopoty. Producenci zwykle wiedzą o swoich urządzeniach znacznie więcej niż umieszczają w arkuszach danych. Jeśli uważasz, że urządzenie może mieć dodatkowe nieokreślone znaki, skontaktuj się z inżynierem aplikacji z firmy.
Olin Lathrop,
Nie jestem pewien, jak to zrozumieć. Wydaje się, że bierzesz dwa przeciwstawne punkty w swojej odpowiedzi i komentarzu - najpierw sugerujesz, że mogę polegać na wartościach min / max, aby utrzymać długoterminowe, jeśli długoterminowy dryf nie jest określony w arkuszu danych, a następnie mówisz, że nie powinienem polegać na rzeczach nieokreślonych w arkuszu danych. Który to jest?
Medo42,
@Med: Możesz polegać tylko na rzeczach określonych w arkuszu danych, chyba że uzyskasz dodatkowe informacje od producenta. Jeśli jednak dryf nie jest określony osobno, to w długim okresie wartość jest określona w arkuszu danych. Jeśli nie wspomniano, że wartość jest ważna tylko przez pewien czas, możesz założyć, że ma ona zastosowanie przez cały okres użytkowania części, zakładając, że bezwzględne maksymalne limity były przestrzegane przez cały czas.
Olin Lathrop,
Ok, dziękuję za wyjaśnienie, a także za odpowiedź. Chciałem tylko zapytać powyżej, czy możesz podać źródło potwierdzające twoją odpowiedź (tj. Że długoterminowy dryf jest uwzględniony w specyfikacjach min / maks, chyba że oddzielnie wspomniano osobno), ponieważ zawsze zakładałem, że specyfikacje min / maks dają tylko początkową dokładność. Więc mniej czytam w arkuszu danych niż ty, dlatego twój komentarz był zaskakujący.
Medo42,