自制AD588高精度基准电压板分享[DIY]

楼主 DC 于 2012-11-06 13:44:17
自制AD588高精度基准电压板分享[DIY]
   最近因要对某款IC的12位ADC进行测评；但是手头上也没有一个较好的基准源。所以决定自己去制作一个基准电压板。为此在网上找过些资料，在众多的参考应用中找到了较顶级的LTZ1000和高级的AD588这两个常用基准电压方案。
考虑到，我要测试的一个12位精度的ADC，再根据两个方案的性价。AD588QB以1mV基本分辨率和1.5PPM的稳定度表现，已经满足本次使用的需求。至于这LTZ1000器件实在太贵了，只有在一般高档的台式万用表才出现的顶级型号；故最终选择了AD588QB这个型号作为本次制作的主角了。
 
由于刚接触这方面的应用很多注意事项都不太清楚；幸好找到一位有过制作经历的发烧友—“hldiy”。Hldiy是位非常热心的网友，在他的帮助下我很快就把这个制作的电路图、PCB设计完成了。他也很感兴趣和有基准制作的朋友来分享这方面的制作心得。如果有需AD588或LTZ1000基准成品板的朋友可以到他的淘宝店去订购。当然，如果你对微控的MRB588板子感兴趣，也可以下载Gerber File直接拿去洗板。

如果你需要为自己制作的板子进行电压标定，但又没有标定的高级设备，那么也可尝试联系hldiy寻求帮助的。做基准源最重要的是要知道这个板子出来的真正有效电压值是多少；这是需要高级的万用表和已知可靠的参考源来做对比的。而这些条件，不是普通一般用户都有的。
 
下面是MRB588板子的电路图
[IMG=0,absMiddle]http://www.microcontrol.cn/HomeImages/DIY/MRB588/MRB588_02.jpg[/IMG]
板子采用双电源供电--正负15V，使用交流变压器双组AC输出接入。使用变压器供电的好处是因为其高频噪声少；相比AC/DC出来的电压高频噪声份量会低很多，以减少对基准电压的影响。然后经由双组的正负稳压输出正负15V。由于器件所需电流较小，所以设计上选择了常用的78L15、79L15这两个迷尔稳压型号。

在AC的电压选择上注意不要选择太高，考虑到78/79器件的输入比15V输出要大于3V压差的原因。所以AC电压建议在双AC 13V左右；不宜过高电压，否则稳压器会有压力。压力大了温度自然会升高，从而影响到AD588的输出稳定度。
在AD588电路方面，我选择是10V、5V两个基准电压输出。10V可以用来校验一般万用表，而5V正是我想用来给ADC做基准源的使用。由于我测量的ADC有可能是3.3V供电器件，所以5V的参考电压过高而不适用。因此，我要对这5V输出的电压进行平均分压，如果我们只采购普通的1%的电阻进行分压的话，由于电阻本身也就只有1%的精度，这个级别不算高；更重要的这两个普通电阻的热稳定性不怎样。

为了追求完美、发烧！在hldiy的经验建议下，我选用了VISHAY的BulkMetal系列极高精密孪生电阻进行分压。在这种电阻的分压下，可以保证分压能得到极佳效果。比如我要将5V/2=2.5V参考电压，则可以选择两个电阻值相同的孪生电阻型号；由于孪生电阻里面的两个电阻中物理特性几乎一致的，在这样的条件下分压可以得到较理想的分压效果。不过这样的电阻价格极贵，都是顶级货色。资金富裕或狂热发烧级的朋友可以选择这种电阻。
AD588器件是有几个档次的，最好的为AD588QB级，基本精度为1mV，温漂为1.5PPM/℃，工作范围在-25~85℃。DIP16封装。更多的参数可以参考AD588手册。
电路的使用，是参考手册上面的典型应用；基本上没啥外围元件。简单到不用洗板都可以自制做了。
 
下面是MRB588板子的PCB顶面布局图       [IMG=0,absMiddle]http://www.microcontrol.cn/HomeImages/DIY/MRB588/MRB588_01.jpg[/IMG]
PCB设计上考虑以下几点:
[1]地线不做铺铜，以减少铺铜带来的热传导问题，以减少对AD588的温度影响。
[2]在这简单的电路中，主要由电源和AD588两个部分为主；接地方面需要注意一下。具体可参考附件的GerberFile。
[3]PCB中间部分掏空是为防止整流桥和稳压器所产热量进行温度传导。但又要保持板材的稳固性，所以不能掏空得太多。

[URL=http://www.microcontrol.cn/HomeImages/DIY/MRB588/MRB588_V1_Gerber.zip]MRB588 GerberFile下载[/URL]
洗板基本要求:
板材:FR4  板厚:1.6mm 铜厚:1oz 长宽:8x4cm 双层 字油:蓝油/白字

其他资料链接
关于hldiy的淘宝店:
http://shop62201038.taobao.com/?spm=2013.1.2-1545254226.3.Cq5BQ3
如果需要为基准板标定，也可以找他帮忙。他手上可有8位半的极高精度万用表和极高精度的可靠参考源。
VISHAY的BulkMetal系列孪生资料:
http://vishaypg.com/docs/63045/30014445.pdf
AD588手册
[URL=http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD588.pdf]http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD588.pdf[/URL]
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1楼 DC 于 2012-11-06 23:17:53
相关知识
基准电压知识大全  [URL=http://www.microcontrol.cn/bbs/a/a.asp?B=110&ID=520&p=1&q=1&r=3650]http://www.microcontrol.cn/bbs/a/a.asp?B=110&ID=520&p=1&q=1&r=3650[/URL]
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