影响参考长期漂移性能的因素

文章:Leo Apostol&Sarvesh Miyan

长期漂移,虽然被忽视,是工业系统最重要的规范之一,具有15 - 20年的寿命。

电压基准在设定混合信号系统的精度标准方面有很长的历史。无论是偏置模数转换器(ADC)还是数模转换器(DAC),基准对驱动系统总误差起着至关重要的作用。集成电路的设计架构、设计技术和制造过程是决定电压基准的整体性能的主要内部因素。温度系数、噪声、热滞后和长期漂移(LTD)等参数非常重要。

LTD被测量为从给定电压的输出电压移位,然后以选定的间隔随时间以选定的间隔。数据在百万分之一的部分绘制。

以下是有限公司理论公式:

有限(ppm) = Max ([Vout .TN.- vout.T0.} x1e6./输出电压T0.

在哪里,

VOUT = DUT的电压输出

t0 =第一个小时的测量

Tn = nth小时的Ltd数据收集,其中n可以在电压引用上电时有多小时

电压参考有限公司依赖于几个因素:由于封装尺寸,模具化合物,PCB应力和温度和湿度等外部环境因素而导致的封装应力。通过此信息,LTD(PPM)可以实际上是以下功能:

LTD(PPM)=F(输出电压T0.封装应力,PCB设计,PCB组装质量,复合沉降时间,温度,湿度)

包压力

包装压力的一个类比是一双鞋。一双舒适的鞋子意味着选择了适合脚的鞋码。如果鞋子太小,就会觉得不舒服,但一开始似乎还挺合脚的。然而,随着时间的推移,脚会开始疼痛,因为鞋子从一开始就不合适。对于半导体封装来说也是如此。如果一个模具被塞进一个不适合模具尺寸的包装中,随着时间的推移,包装应力将在设备的性能中发挥关键作用。

图1和2是SOT-23和陶瓷封装中相同器件的有限地块。


图1
Ltd Plot for Sot-23包装


图2
Ltd陶瓷包装

PCB设计

为了减轻焊接联合应力,某些PCB设计人员在设计LTD板(PORS)时每位网站使用三面或四面PCB切除“时隙”技术(图3.)。打开PCB的优点是它可以从周围电路中热隔离测试(DUT)的设备,这有助于降低热电偶效应并提高精度。通过PCB在电压参考的三个边切割的标签可以减少DUT上的焊接关节应力。采取措施确保从地盘到现场和董事会的衡量一致性。


图3.
三边切出“槽位”以缓解焊接关节应力

减少PCB应力的另一种方法是在附加DUT之前通过多个温度周期烘烤PCB。然后,在加电之前,带DUT的PCB焊接在透明的温度循环中。完成该过程以使已经经过回流组件的PCB进行降低。温度循环在PCB回流后的短时间内发生。

台式测试设置

开发了一个完全自动化的多站点实验室设置,以表征通过样本大小的电压引用的有限公司,这符合高斯分析的统计要求(图4.)。台板电路通过使用车载电路来加电,配置和测量来自不同DUT站点的VOUT的替换设备,可以多路复用。


图4.
多站点电压参考PCB

提供环境条件、温度和相对湿度的舱室和相应的温度和湿度传感器增加了监控设置的能力(图5.)。自动化可确保设置配置和可靠测量的一致性,并且还降低了后处理/数据记录中的人为错误。PIN和包装兼容的变体可以使用相同的设置进行测试。设置由不间断电源(UPS)备份,以避免在电源故障时重置DUT复位。


图5.
有限公司长椅上设置

收集的数据包括电压输出测量,后者在后处理,为每个测试的设备提供LTD测量。电压参考有限公司的行业标准是1000小时。自动化创建了通过监视和收集多达10,000小时的数据超过该基准的能力(图6.)。有限公司的数据是从Maxim的几个流行的电压参考和竞争比较。


图6.
MAX6079有限公司超过10,000小时

回流汇编

在工业上,PCB装配通常是用回流焊完成的。实验中也使用同样的方法。这确保所有所需的部件都能经受相同的指定温度剖面,最大限度地减少手工焊接的误差和由于手工焊接而导致的长时间高温暴露。

[继续阅读EDN US:包装复合沉淀]


狮子座很有是Maxim Integrated的高级产品工程师,从事电压基准、LED驱动器、比较器、运算放大器、dac和adc的研究。

Sarvesh Miyan.他是Maxim Integrated的产品工程总监。

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