在高精度測試與測量系統(tǒng)中，參考源是整個系統(tǒng)的"黃金基準"——一個長期穩(wěn)定、幾乎不發(fā)生變化的標準電壓源。系統(tǒng)以此作為絕對參考，對ADC、DAC及測量鏈路進行誤差校正，其穩(wěn)定性直接決定了整體精度與校準維護周期。一旦基準漂移，整個校準體系的準確性也隨之崩塌。
本次測評的對象是ADI的ADR1001和TI去年發(fā)布的REF80000B1NAJT。ADR1001被譽為當前"地表最強"的電壓基準源，前身是傳奇的LTZ1000。而REF80000B1NAJT則是一款集成溫控的深埋齊納基準芯片，對標LTZ1000，最大亮點在于無需復雜外圍電路即可達到同等性能，極大簡化了設計并節(jié)約了成本。
ADR1001評估板上電測試
首先感謝EEWorld論壇給我本次測評機會，ADR1001 是一款單芯片完全集成、超低漂移、深埋式齊納精密基準電壓源。深埋式齊納二極管電壓基準的原理是通過將擊穿PN結(jié)深埋在硅片內(nèi)部，獲得一個本質(zhì)上就低噪聲、高穩(wěn)定的原始電壓，再結(jié)合精密的溫度補償技術(shù)和恒溫控制，最終產(chǎn)生一個幾乎不隨溫度、時間和輸入電壓變化的、接近理想的基準電壓。ADR1001特性如下:
ADR1001評估板供電非常方便，其供電接口采用USB Type-C，供電方案采用隔離電源進行升壓轉(zhuǎn)換，然后采用LT3045超低噪聲LDO為ADR1001最終供電，其供電電路原理圖與各測試點實際電壓如下圖所示:
ADR1001的供電電壓V+在初始加熱狀態(tài)為8V左右，V+在穩(wěn)定狀態(tài)的電壓為11V左右，測量波形如下圖所示:
下面是對評估板進行USB供電功率檢測，本次使用的USB測試儀是正點原子的UT70，測試結(jié)果如下圖所示:
由于ADR1001評估板設置的內(nèi)部加熱器穩(wěn)定工作時為70℃，從圖中可以看到室溫狀態(tài)下，ADR1001的加熱時間約20s左右，加熱完成后進入緩慢的進入穩(wěn)定狀態(tài)，大約10分鐘后ADR1001輸出就比較穩(wěn)定了。
下面是評估板在穩(wěn)定狀態(tài)下(上電30分鐘以后)進行熱成像拍照，拍照時已將亞克力罩取下，板子熱成像如下:
從圖中可以很清楚看到芯片周圍挖空區(qū)域內(nèi)的熱島作用，如果加上亞克力罩，保溫效果會更好。
最后對ADR1001評估板的輸出電壓進行測試，測試萬用表為吉時利DMM7510，評估板通過SMA接口與萬用表相連,測試時DMM7510已熱機超過30分鐘，ADR1001上電已超過30分鐘，萬用表采樣率為10PLC，其效果如下圖所示:
經(jīng)過測試可以發(fā)現(xiàn)SMA連接比較容易受到干擾，接下來的穩(wěn)定性測試實驗將采用香蕉頭直接與萬用表連接來減少外界干擾。
ADR1001評估板穩(wěn)定性測試
本次實驗是對ADR1001進行短期穩(wěn)定性測試，實驗從本月10號開始至22號結(jié)束，ADR1001評估板上電共計13天約300個小時左右，本次實驗使用的萬用表為DMM7510，測量速率為10PLC，測量時均已熱機1個小時以上。為了避免因不平衡的熱電動勢 (EMF) 效應而產(chǎn)生不必要的偏移，本次實驗評估板使用鍍金香蕉頭直接與萬用表連接，連接效果如下圖所示。
接下來是本次實驗每日(周末除外)的記錄結(jié)果:
從實驗結(jié)果來看，ADR1001在300小時內(nèi)漂移了10 μV左右，約2ppm，這個和手冊數(shù)據(jù)是基本一致的。對于ADR1001這種級別的電壓基準源來說，想要更加穩(wěn)定的電壓基準輸出，還是需要更長的時間進行老化測試的。
由于ADR1001屬于超級穩(wěn)定性電壓基準源，理論上應該使用8位半萬用表測量更加符合實驗的嚴謹性，并且本次實驗的實驗條件也未能達到恒溫恒濕的標準實驗測量環(huán)境，因此本實驗客觀來講還是缺乏一定的精確性。
復制鏈接（https://www.eeworld.com.cn/annD44C）至瀏覽器，可觀看實驗測試的部分視頻。
ADR1001評估板高低溫測試
本次實驗進行ADR1001的高低溫性能測試，實驗測試范圍-20℃～+60℃，每10℃一個溫度點，每個溫度點保持約2小時，實驗萬用表DMM7150，測量速率10PLC，由于ADR1001評估版要放入高低溫箱中，所以本次實驗采用SMA進行連接。實驗前為了減少高低溫箱內(nèi)環(huán)境干擾，對ADR1001評估板進行鋁合金外殼設計，設計效果如圖所示。
外殼裝配:
最終成品效果:
初步測試效果不錯:
進行高低溫實驗測試，將ADR1001評估版放入高低溫箱中:
下面直接上測試結(jié)果：
通過實驗發(fā)現(xiàn)ADR1001在-20℃和+60℃時和其他溫度點的電壓差值比較大，根據(jù)手冊ADR1001的工作溫度應該是在-20℃和+60℃時應該和常溫差別不是太大的，不知道是不是我的屏蔽線連接是不是有問題還是我的測試時間太短了。復制鏈接（https://www.eeworld.com.cn/aunvX9O）至瀏覽器，觀看測試視頻。
ADR1001評估板總結(jié)
通過對ADR1001的穩(wěn)定性測試和高低溫測試，下面對它進行簡單總結(jié)。
首先是長期穩(wěn)定性測試，實驗條件和過程見上貼，對實驗數(shù)據(jù)進行折線圖繪制如下。
ADR1001 作為 ADI 推出的集成式埋入式齊納精密電壓基準源，依托專屬技術(shù)與封裝設計，在300小時內(nèi)，室溫條件下ADR1001的漂移在2ppm左右，表現(xiàn)還是很出色的。
然后是對ADR1001進行了高低溫測試，測試條件和結(jié)果見上貼。將結(jié)果繪制折線圖如下所示。可以發(fā)現(xiàn)在-10℃～+50℃范圍內(nèi)，ADR1001溫漂表現(xiàn)大約為12ppm，但是在-20℃和60℃時輸出和常溫相比差異比較大，這個可能和我的實驗時間有關系，針對這個異常有時間我會對這兩個溫度點單獨測試驗證，并增加電源的功率檢測，看看是不是外在因素導致。
總之，ADR1001通過片上加熱器與 ADI 的埋入式齊納技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了個位數(shù) ppm 的長期漂移性能，這一指標使其達到了 LTZ1000 級別的超穩(wěn)定基準水平，能滿足校準設備、精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等對電壓基準長期穩(wěn)定性要求嚴苛的場景需求。隨著時間的增加，其穩(wěn)定性應該還會繼續(xù)提高。國外網(wǎng)站有人對ADR1001進行了詳細拆解和解析，不難發(fā)現(xiàn)ADR1001內(nèi)部構(gòu)造設計還是非常精美的。
TI也有與之對標的產(chǎn)品REF80，其手冊指標和ADR1001不相上下。當然有網(wǎng)友對REF80進行了測試，我們摘取部分測試內(nèi)容供大家對比，原文鏈接（https://www.bilibili.com/opus/1071557296266412051?spm_id_from=333.1387.0.0），感興趣的可以前去觀看完整內(nèi)容。
TI REF80 測試
REF80000B1NAJT是TI公司發(fā)布的一款集成溫控的深埋齊納基準電壓芯片。其對標的是ADI公司的LTZ1000超級電壓基準。
電壓基準參數(shù)和 REF80 規(guī)格（摘自：www.ti.com.cn）
國外已經(jīng)有人對該芯片進行開蓋拍圖分析了（https://www.richis-lab.de/REF46.htm#etch），從圖中來看，該芯片內(nèi)部非常復雜，集成了ADC、運放、電阻陣列、溫度控制器等硬件。
結(jié)合其公布的專利，根據(jù)大佬的描述，該芯片非常像一顆自校準電壓源。
從內(nèi)部圖中的細節(jié)可以看到，該芯片上還印有洛克希德·馬丁公司的標志，估計是兩家公司聯(lián)合研發(fā)的，并且發(fā)布的這款是A1版芯片，猜測后續(xù)還會有5V、10V的A2、A3版本。
參考官方的評估板，B站網(wǎng)友“烏魚子啊I”設計了一個REF80基準芯片的測試模塊。
模塊最終的成品效果如圖所示。
簡單測試一下基準電壓的穩(wěn)定性，并且由于基準的老化時間不夠，沒辦法完全反映其性能，所以圖中的測試數(shù)據(jù)并不嚴謹，僅供參考。
（說明一下，這臺是德34470A的10V檔底噪大概是3uVpp左右。）
總結(jié)
測試體驗一圈下來，對比金封版的LTZ1000ACH模塊，感覺兩者的穩(wěn)定性差不多，可能是設備不齊全，精度也不夠，所以測不出差別，但是REF80給我的主觀體驗感要好一些，主要體現(xiàn)在監(jiān)測了上百個小時，沒有發(fā)現(xiàn)它有電壓大幅度“跳水”的現(xiàn)象，主觀上感覺抗干擾性更強一點，然后就是短穩(wěn)測試中，感覺REF80的噪聲比LTZ1000小一些，離散度表現(xiàn)感覺更好一些。然而REF80的溫漂個人感覺是不如LTZ1000的，并且REF80的溫漂是負溫度系數(shù)，由于沒有高低溫試驗箱，所以沒辦法給出具體的溫漂值。當然，這些都是基于本人的儀器和所處環(huán)境測試得到結(jié)果，描述的均為主觀感受，僅代表個人觀點，不具備嚴謹性，更不代表REF80的真實性能，期待后續(xù)大佬們更為專業(yè)、嚴謹?shù)臏y試結(jié)果。也歡迎留言評論談談你的看法。
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