Источники опорных напряжений

Известные отечественные интегральные источники опорных напряжений (ИОН) заметно уступают зарубежным, которые отличаются большим разнообразием, включая высокоточные малогабаритные, а также мощные, как одной полярности выходных напряжений, так и двух. Широко распространены трехвыводные стабилизаторы, имеющие только вход, выход и вывод на общую шину. Существуют преобразователи батарейного питания в стабилизированное напряжение (в том числе и более высокое, чем входное), экономичные преобразователи в повышенное и пониженное напряжение, преобразователи положительного напряжения в отрицательное и т. д. [13].

Для управления САУВТ наибольший интерес представляют прецизионные ИОН. Широко доступны для потребителя источники опорного напряжения, гарантирующие долговременную нестабильность не более.

2 • 10^-5 за 10³ ч и температурный дрейф не более 3 • 10^_6 / К (AD780BN) либо соответственно 5 • КУ⁵ за 10³ч и 1-^2,5 • 10~⁶/К (REF102) [16—18].

Прецизионные ИОН следует применять для формирования напряжений, которые определяют режим работы схемы (опорное напряжение для АЦП, задание рабочей точки, регулировка напряжения и т. п.). Применение для этих целей напряжений питания блока некорректно. Поясним эту мысль. В последнее время широко распространены магистрально-модульные системы. В них устройство состоит из стандартного корпуса, в который вставляются отдельные модули. Корпус снабжен шинами для передачи сигналов и питающих напряжений, а на модулях имеются разъемы для подключения к шинам. Разбиение системы на модули осуществляется из соображений их функциональной законченности (что позволяет их унифицировать) и минимизации количества передаваемых сигналов между ними. Например, могут быть выделены в отдельные модули источники различных сигналов, ЦАП, АЦП, синхронные детекторы, регуляторы и т. д. Такое разбиение позволяет быстро создавать новые системы из набора стандартных модулей, а также модифицировать созданные системы, перерабатывая лишь ее отдельные части. Как правило, для питания модулей используются лишь низкие напряжения (от 6 до 24 В обеих полярностей), что позволяет легко решать вопросы обеспечения безопасности при модификации и испытании вновь созданных систем без дополнительных мер. Источники питания при этом едины для всей системы, расположены они непосредственно в корпусе (как в системе КАМАК) или в отдельных вставляемых модулях (как в системе Multi-BUS). Эти напряжения стабилизируются. Поэтому велик соблазн для разработчиков системы использовать эти напряжения без дополнительной стабилизации. Для питания цифровых микросхем (кроме ЭСЛ) и некоторых аналоговых микросхем, таких как ОУ, ключи, УВХ, генераторы, таймеры и т. п., стабильность этих напряжений может оказаться достаточной. Однако некоторые узлы требуют особо высокой стабильности (точности) формирования их выходных параметров. Прежде всего это относится к опорным напряжениям АЦП, ЦАП, компараторов, для питания измерительных мостов, стабильных генераторов, стабильных таймеров, микросхем серии ЭСЛ и т. д. Рассмотрим, например, систему, содержащую два модуля, как показано на рис. 5.20.

Даже если блок питания системы формирует питающее напряжение с высокой точностью, проводники, доставляющие это напряжение в модули, обладают ненулевым сопротивлением. В этом случае включение в блок дополнительного узла или изменение потребляемой мощности любого другого узла в блоке может вызвать изменение напряжения питания и повлиять на работу данного узла. Перестановка узла в другой идентичный блок также в этом случае потребует новой настройки узла или даже всей системы. ИОН непосредственно на плате по месту потребности стабильного напряжения устраняет эту проблему.

Рис. 5.20. Пример модульной системы.