Метка: ADR1399K

Прошло ровно 27 тысяч часов с того момента как я поставил на отжиг модуль опорных напряжений Micron Quad ADR1399K. Все эти 3 года он работал без выключения.

Сейчас модуль был снят с отжига, прошел приемочные испытания и был признан годным к эксплуатации.

За все это время дрейф синтезируемых им напряжений составил приблизительно:

• По линии +7B: 7.06277-7.06274=Δ30мкВ (Δ-4ppm)
• По линии -7B: 7.06227-7,06232=Δ50мкВ (Δ+7ppm)
• По линии +5B: 5.04459-5.04453=Δ60мкВ (Δ-12ppm)

Дрейф по опорной линии +7B соответствует типовой спецификации одиночного ADR1399KEZ.

Более того, я-бы сказал, что результаты превзошли все даже самые смелые ожидания. Снимая модуль с 3х летнего прожига я опасался что он банально въебал, но нет, он работает и отлично!

Можно сказать, что модуль ИОН совершил прыжок во времени, потратив намного меньше культовых “1.21 гигаватта“, а именно всего-то около 40кВт*ч.

Пойду спиртиком его протру и можно ставить в изделие.

Крейзи-концепт счетверенного модуля признан успешным, напомню кто забыл, у него под капотом хайтех от Linear, Ti и AD: ADR1399KEZ в качестве ИОН, LT5400 для инверсии и масштабирования напряжений и ОУ OPA2202.

Только значит я было обрадовался, что все имеющиеся в лаборатории 6-ть стабилитронов поставлены на отжиг:

Как неожиданно приехало еще десять. Как говорит народная мудрость: от сумы, тюрьмы и зенеров не зарекайся!

И тут неожиданно мне пришло понимание, что в моем проекте ИОН есть скрытая проблема, которую я не учел.

Вот этот вот танталовый конденсатор С12, который поставлен там с целью буферизации и фильтрации средней точки напряжений всех стабилитронов, теоретически может создавать недопустимый дрифт выходного напряжения из за вариации собственного тока утечки. Поскольку заявленная утечка до 3.5мкА может ощутимо сместить напряжение средней точки.

Пришлось вскрыть модуль, и заменить его на более подходящую керамику 1210 X7R 47мкФ 10В, которой не свойственны такие высокие токи утечки.

Я очень люблю танталы, им не свойственна та куча проблем с потерей емкости, как это бывает у керамики… но вот про токи утечки я как-то забыл. А ведь модуль нагревается далеко не до комнатной температуры, и утечка тантала может стать очень критичным параметром. А в условиях естественной конвекции прогревается он не слабо, с 26°C  комнатной температуры до 46°C температуры корпуса.

Страшно подумать какая-же температура самой платы блока со стабилитронами, наверное все 70°C. В этих условиях, изготовление платы на текстолите с высокой температурой стеклования – был правильным выбором, т.к. механический стресс оказываемый на компоненты меньше а сама плата более долговечна.

По итогу проект был залит в гитхаб: https://github.com/shodanx/Micron-GLIN-v.3 

Стабилитроны снова поставил на отжиг…. к весне созреют…. как-раз по прикидкам к этому времени будет готова 3-я версия ГЛИН.

В ходе разработки ИОН конечно-же у меня возникал вопрос о его потреблении и его стабильности, в условиях когда небольшой термически-изолированный кусочек текстолита 30мм*30мм нагревается 4-мя стабилитронами. Ведь если всмотреться в даташит внимательно, то видно, что максимально-допустимая температура эксплуатации стабилитронов 70°C, а внутренний нагреватель настроен на температуру 95°C. Это значит, что если теплоизоляция будет чересчур эффективной, стабилитроны выйдут за допустимый режим эксплуатации. Об этом-же косвенно говорят и графики, четко показывающие, что где-то после 80°C им просто на просто срывает крышу.

Читать далее «Вольты рожденные в адском пламени»

Слегка отдохнув от платы ЦАП, и выполнив пару проектов “выходного дня”, я с новыми силами ринулся мозго-штурмовать аналоговые модули ГЛИН. Крайняя мысля заключается в следующем:

1. Судя по всему, процент выхода годных ADR1399KEZ будет не большим, наврятли я отберу из 16-ти стабилитронов 6 очень хороших, более реальное число наверное будет ближе к 4-м, по этому число стабилитронов в опоре сокращено до 4-х.
2. Смысл переделывать блок ИОН на малошумные зенеры  – есть! Даже если я не уберу проблему шума при генерации ЛИН, то в статическом режиме в любом случае я увижу профит от понижения шума. А это мне кажется может быть полезным.
3. От идеи полного 4-х проводного подключения всех стабилитронов я не отказался и решил эту идею разивить и изготовить.
4. Хотелки по добавлению АЦП потребуют от блока ИОН еще одного питания “+5В”. Сначала я хотел это питание получать от отдельного ИОН LTC6655LN, но более педантичный расчет показал, что LTC6655LN более шумный по сравнению с групповым ИОН на ADR1399K. По этому блок синтеза напряжений расширен до напряжений “+7.05В”, “-7.05В”, “+5.03В”, генерируемых на резисторных сборках LT5400.
5. Наверное логически более верно будет изготовить весь данный блок в виде мезонинной платы, накрыв его весь алюминиевым экраном, в котором будут профрезированы выемки под 3-подблока “высокотемпературный подблок зенеров”, “подблок резисторных сборок LT5400”, “подблок ОУ и обвязки”. Конечно это сделает старт инерционным, но по ожиданиям это не будет большой проблемой. Зато все части блока при правильном проектировании перегородок должны иметь хорошую теплосвязь, и ТКН будет более предсказуем.

Это в теории…. А на практике… хм… посмотрим!!!

Пока нарабатываются два экземпляра ADR1399KEZ, решил по ходу дела померить им шумы.
Выяснилось, что попкорн-шум им тоже свойственен, но у одного экземпляра образец #1 он составляет около 0.8мкВ, и присутствует явно.

А у второго образца #2 он появляется довольно редко, но его амплитуда достигает 3мкВ. Вот несколько случайно пойманных попкорнов:

По итогу, поскольку я привык сравнивать шумовые характеристики с помощью вычисления девиации Аллана, получаем нечто такое:

Отчетливо видно, что шумовые полки каждого из случайно взятых двух ADR1399K, у которых даже присутствует попкорн шум, практически совпадают с шумовой полкой двух самых отборных LM399AH, с незначительными отличиями. А если произвести отбор ADR1399K, и составить из них групповой ИОН, то думаю можно получить значительно превосходящий результат по сравнению с самыми-самыми отборными LM399AH.

Что собственно и ожидалось…. Теперь запасаемся попкорном и ждем новых поставок ADR1399K. Заказано в общей сложности еще 16 штук ADR1399KEZ, думаю этого будет достаточно чтобы понять, существуют ли ADR1399K вообще без попкорна, и каков их примерный процент в общей массе чипов на рынке.

Так-же задумываясь о термо-ЭДС разъёмов, подсмотрел тут на досуге у строителей адронного коллайдера LEMO-вские разъемчики вот такие:

Они их применяют в самодельных вольтметрах.

Почему – потому-что раз уж я сетую на микровольтные шумы то наверное надо, чтобы колебания воздуха в помещении тоже не оказывало значительного эффекта, ибо термо-ЭДС. Пока я справляюсь с проблемой просто накрывая все соединения махровым полотенцем, предотвращая обдувание разъемов, но это-же не дело, надо чтобы этот момент был учтен в дизайне усилителя и в дизайне ГЛИН.

Это конечно не самые лучшие разъемы в плане термо-ЭДС, но с виду довольно симметричные и проработанные, а главное легко-доступные к покупке. Оба сигнальных пина скрыты в металлическом корпусе, оба симметричны, а значит должны оба прогреваться равномерно при воздействии потоков воздуха. Само термо-ЭДС это не уберет никуда, но оно взаимо-компенсируется.  По идее эти разъемы должны быть лучше всяких там SMA и BNC которые я активно применяю, у них сигнальные части не симметричны друг другу, и нет никакой защиты от потоков воздуха. Да и я думаю, что строители коллайдера не просто так их туда поставили, наверное тесты касательно термо-ЭДС тоже проводили, не дураки-же они. Тоже горсть заказал, попробую! Интересно!

В качестве “проекта выходного дня”, спаял на досуге обещанный ранее проект “сжигателя“. В процессе нашел и поправил небольшую ошибку, но суть не в этом. Суть в том, что на вооружение принято еще одно самодельное устройство.

Читать далее «Зажигай!!!»

Размышления над концептом платы ЦАП продолжаются…. Взвесив все “за” и “против”, а так-же учитывая то, что у меня заказано две партии ADR1399KEZ по 2 и 4 штуки, итого 6 штук. А так-же учитывая, что ни на какое ближайшее время применений этим стабилитронам нет, кроме как поставить их в ГЛИН. Было решено, что лучше двух стабилитронов в опоре, могут быть только 4 стабилитрона в опоре Да и задачу по трассировке это мне не усложнит, так как стабилитроны можно установить симметрично, один под другим, по разные стороны платы.

Суть сего действа в том, что увеличение количества стабилитронов до двух на каждую рельсу опорного напряжения, понизит шум в среднем на “корень квадратный из двух”, то есть 1.414, и в результате шум должен уменьшится до 1 мкВ в диапазоне малых частот от 0.1Гц до 10Гц, который не покрывается выходными фильтрами, т.к. их частота среза около 7Гц. А один микровольт шума, это 0.01% AC составляющей в DC токе при скорости ЛИН 10мВ/сек. Благо прошивка прибора построена таким образом, что на малых скоростях ЛИН дополнительные каскады усиления выключены, и на емкость поступает напряжение без усиления, то есть от -7В до +7В через малошумящие ОУ Linear Technology LTC2057HV.

Так-же поскольку место на плате позволяет, решил поставить несколько конденсаторов WIMA MKP4 на 2.2мкФ, чтобы срезать шумы ИОН свыше 100Гц. Для целей дальнейшего использования платы ЦАП в паре с высокоскоростным АЦП высокого разрешения.

Судя по анализу даташита на стабилитрон ADR1399KEZ в LCC корпусе, ему стать сверхстабильным ИОН особо не светит. Его от температурного циклирования буквально разносит в клочья и он в отличии от классической версии ADR1399KHZ в корпусе TO-46, улетает в далекие дали.

Стоит ожидать и других сюрпризов. По этому лично я от него не жду чего-то сверхестественного. Да и выбирать особо не приходится, т.к. на сегодня, ADR1399KEZ в LCC корпусе, это единственная модель этих стабилитронов, которая доступна к покупке где бы то ни было в мире. Главное на что я рассчитываю меняя классического старичка LM399, который был разработан еще в прошлом тысячелетии, это пониженный шум, при превосходном ТКН. А уж это он должен смочь обеспечить. К тому-же в абсолютно беспрецедентной конфигурации 2+2.

Почему я так жду 1399-е стабилитроны, спросите Вы, отвечаю – потому-что это первое более менее ощутимое движение с мертвой точки за последние несколько десятков лет в этой области. По сумме факторов им не будет равных, так как выполняется сразу ряд условий:

• Низкая стоимость решения(в месте с компонентами обвязки).
• Малое соотношение шум/ppm в НЧ области.
• Малый ТКН.
• Высокая долговременная стабильность.

Все это можно легко найти по отдельности, но не вместе.