ISL21009B 5V SOP8 电压基准初探

ωωωω

看到热心坛友提到了ISL21009这个型号的电压基准，很感兴趣，购入了一些进行测量。

大约2元一颗，价格算便宜，而且官方给出的性能还算比较诱人。

这颗基准采用了FGA（Floating Gate Analog）技术，粗略了解一下，貌似类似SSD的存储原理，将电荷长期储存在绝缘体中，然后将这个电压通过运放缓冲后进行输出。优点是极低的噪声（只有运放的噪声），和极低的功耗（只有运放的功耗）。温漂从指标来看也不错。老化笼统的标称为50ppm。
但是我猜测，其存在可察觉的老化漏电（输出电压越来越低）。官方明确写出对X射线敏感，但未提及对高温敏感。
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焊接到带有U型开槽的PCB上，插入插座，逐一通过开关接入万用表进行初步测量。环境22度，湿度25%。

焊接方法是先用刀头电烙铁焊接到PCB上，然后再次添加助焊剂，用热风枪再回流焊一次，目的是去除手工焊接的随机应力，保证一致性。然后清洗烘干，预热一段时间后测量电压。
输入和输出没有添加独立的去藕电容，仅分别用短线连接9V移动电源和万用表。输出噪声50PLC下，跳动七位半一个字（1uV)，姑且认为工作正常。
购入了16片，有一片电压稍低，而且不太稳定，已去除，剩下15片。

官方给出的是+-0.5mV以内，实测的话，普遍偏低，而且比较集中，-2mV左右。
温漂简单用手摸了下，感觉确实不大，基本不怎么动。
但是预热真的需要很长时间，半个小时之后电压其实还在涨。刚上电的时候涨的非常厉害，六位半模式来看，一秒涨一个字，持续几秒。
从预热来看，明显不如LT1021/LT1236，LT如果挑到温漂小的个体，上电瞬间就能基本稳定；但是LT受湿度影响，随着预热后温度升高湿度降低，电压会缓慢升高一点点。
ISL的湿度目前还没测试。

人艰不拆了

哈哈。这大转盘有点意思

nnsat

这工程养眼，电源基准阵列

liuhaob

这是个大工程

争锋麦芒

看来求稳妥还是上lt1021啊，但是不知道lt1021焊接还是直插的收到的应力小一些

nasaboy

大神厉害！围观学习一下，这个有成品出吗

ωωωω

nasaboy 发表于 2024-1-30 15:46
大神厉害！围观学习一下，这个有成品出吗

需要的话，可以送你一些。
关于成品出不出，我觉得测下来这种SOP8基准性能太差了（至少LT1021这个型号太差），普通家庭环境下，我觉得不确定度超过20ppm（短期稳定度还行，但是隔天再测就容易翻车，弄得我都怀疑我表有问题。幸亏每个LT1021个体的漂移程度参差不齐，隔一个礼拜再测，漂移介于「-30uV ～ +120uV」之间均匀分布，这才让我舒一口气，至少这些漂移不能赖表坏了），性能完全比不过千元级别的二手6.5位万用表。LT1021校准289这种50000字都没法做到一字不差，而且只有5V一种电压输出，感觉没啥意义。。。。

dayibalang

这个基准对电离辐射敏感可能是个大问题，一般生产线XRay检查是标准流程

ωωωω

dayibalang 发表于 2024-2-1 23:56
这个基准对电离辐射敏感可能是个大问题，一般生产线XRay检查是标准流程

一周后更新：
温度相差1.3度，湿度相差5%，再次测量。

这个表现还是比较惊喜的，在温度略有差异的情况下，最坏的一颗个体偏移了10ppm。
这次预热了100分钟（6000秒，50PLC），下图是电压最高的那颗个体的预热曲线，此曲线从通电大约5分钟开始记录。（从4.99871变至4.99879）（注意：图片上是7.5位显示模式，抹掉最后一位再看）
其他的个体貌似都是随着预热，电压逐渐上升，但我不完全确定，因为目前还没测。

这个基准预热是真的慢，老化再低感觉也不行。。。。。。照这速度，3个小时都稳不下来，而且这个基准哪怕断电一瞬间都要重新预热半天。

mynew

ωωωω 发表于 2024-2-6 22:16
一周后更新：
温度相差1.3度，湿度相差5%，再次测量。

这个表是什么型号？

ωωωω

mynew 发表于 2024-2-7 20:31
这个表是什么型号？

8558A..........

dirtyacc

我就是被21109安利了买的，试验确实便宜好用。比我买的两个拆机ad584初始精度要好很多

ωωωω

争锋麦芒 发表于 2024-1-30 12:26
看来求稳妥还是上lt1021啊，但是不知道lt1021焊接还是直插的收到的应力小一些 ...

今天又焊了8片德州仪器的REF5010，带开槽的PCB用完了，所以只能焊到不带开槽的PCB上面了。

性能是0.1%精度（普通等级）或0.05%精度（高等级）
实测的话，分布如下图：

可以看到，都在0.01%以内，而且是正负误差。官方标称十分保守，不错。
这个基准需要连接1uF～10uF的电容，否则必会震荡。我添加了1uF的C0G，虽然ESR明显低于官方推荐值，但实测也能工作。
然后测一下噪声，在预热后，测量了半个多小时，如下图：

50PLC积分时间，7.5位显示，可以看到稳定性在30个字（30uV，10V的3ppm）左右，其实还挺好的。
然后说一下短稳：
官方写是0.1Hz~10Hz具有3uV/V噪声（所以是30uV）。我这边50PLC测量10秒，大概是0.1Hz~0.5Hz，峰峰值噪声10uV～15uV，符合标称。
这个基准感觉还可以？至少电压很准，预热速度感觉也不错。
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然后再放一个ISL21009B基准的预热曲线，这次测量的是另一颗个体（电压倒数第二高的那颗），如下图：

从通电瞬间开始记录，2个小时都没稳定下来，看来这个ISL21009B型号就是这样。不充分预热的话，很容易偏低10个ppm（50uV）。
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最后看一下表本身的预热曲线：
基准是ADR1399，这个官方评估板容易受干扰，所以不要太注意细节，简单看一下前30分钟的变化。

大概就是刚开机的时候测到的电压偏高，3分钟的时候偏高2个ppm（7V的14uV），10分钟的时候偏高1个ppm（7V的7uV），大约30分钟后预热完毕。后面波动不超过0.5ppm（包含基准+表+中午到晚上的温度变化）
虽然图片看上去比较吓人，分辨率太高 晃来晃去的。但是读出具体数字还说得过去，ppm级别。

ωωωω

dirtyacc 发表于 2024-2-7 22:31
我就是被21109安利了买的，试验确实便宜好用。比我买的两个拆机ad584初始精度要好很多 ...

我买的初始电压都偏低，不知道是不是焊接温度太高了的原因。
今天又更新了REF5010和另一颗ISL21009的预热测试，这一颗预热还是非常慢，你看一下你的有没有这种情况。
电压分辨率不够的话，可以背靠背测量试试。拿一颗预热几小时的和一颗刚刚通电的背靠背，用mV档测。
我感觉REF5010的综合性能还不错，价格互相都差不多。

linksys123

测试很详细。
我买的两颗ISL21009B，电压还比较准，分别是4.9997V和4.9995V，在+/-0.5mV规格范围内。
价格也高一些，华扬电子买的二手，每颗7元。

争锋麦芒

mynew 发表于 2024-2-7 20:31
这个表是什么型号？

福禄克的在售款都是瞎眼屏，您问这种LCD屏的是不是没事就给自己内心来个强心剂吗，哈哈哈！！~~开个玩笑，别介意，


好像现在福禄克的LCD屏幕的台式仪器（无论是万用表还是校准仪等等）最便宜的也要10W的价格吧，

mynew

争锋麦芒 发表于 2024-2-18 22:47
福禄克的在售款都是瞎眼屏，您问这种LCD屏的是不是没事就给自己内心来个强心剂吗，哈哈哈！！~~开个玩笑， ...

憧憬一下

ωωωω

linksys123 发表于 2024-2-18 22:18
测试很详细。
我买的两颗ISL21009B，电压还比较准，分别是4.9997V和4.9995V，在+/-0.5mV规格范围内 ...

后来又在另一家买了，一家是2.0，一家是1.8，都是便宜的。
后来到的货，电压就是正常的5V，估计是第一家的拆机温度太高了。（后来其实我又翻了一遍手册，厂家其实写了怕高温，只不过混在了pcb应力的段落附近，第一遍居然没发现）

ωωωω

linksys123 发表于 2024-2-18 22:18
测试很详细。
我买的两颗ISL21009B，电压还比较准，分别是4.9997V和4.9995V，在+/-0.5mV规格范围内 ...

晚上困了，语言都混乱了见谅。
简单再说一下最近的成果。
首先是lt1021，这个5V基准貌似具有0.5~1ppm / rh%的湿度敏感度，符号为负。反正湿度从30%到50%，六位半下看降了5~10个字。室温附近貌似温漂并不大，至少我没有明显觉察到，随机漂移几乎都是湿漂贡献。不控制湿度的话就是垃圾性能，从最干燥到最湿润随随便便飘几十ppm。不过不排除是我FR4的pcb吸湿造成的应力，毕竟lt1021对应力有反应。
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然后就是这个ISL，这个温漂同样难以觉察。然后湿漂至少是比lt1021小多了，但目前我不能确定到底存不存在湿漂。如果能做到充分预热的话，ISL几十天内的稳定性至少比lt1021强3倍。
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然后就是ref5010，这个温漂也小，但是很奇怪的是，电压一直在涨，每周都涨20个ppm，而且截至目前还看不出停歇的迹象。。。。现在这8个样品，电压都高于10.00000V了，最高的达到了10.00144V，最低的10.00011V。让我怀疑0.8mm厚度的FR4的PCB到底靠不靠谱。。。。

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linksys123 发表于 2024-2-18 22:18
测试很详细。
我买的两颗ISL21009B，电压还比较准，分别是4.9997V和4.9995V，在+/-0.5mV规格范围内 ...

再然后，我买了玻封的5.6V稳压二极管，3元500个。这个性能反倒吊打这些成品基准，实际工作在5.40V~5.45V之间，最容易找到0温漂点。0温漂点的宽度感觉还可以，对于这种宽度，很容易做个恒温器去满足要求。
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然后时间漂移的话，假如相对这些成品SOP8基准来说，我觉得都可以用”忽略不计“来形容了。。。。
首先，噪声超级小，50PLC下就跳1uV，而且我这颗样品还是仅仅工作在40uA电流下（10V串联113k欧姆电阻）然后对于这个10V电源来说，电源抑制比是30倍左右（0.035uV / uV，相当于10V电源变化1uV，5.43268V的输出变化0.035uV)，如果换成恒流源，大概是50倍抑制。个人认为不高不低吧，反正对10V和113k电阻都有点性能要求，不过要求也不太高。
10组并联才0.4mA，超级省电又放心。
其次，预热大概10分钟吧，即使不预热，也就高1ppm，预热后很长时间看起来都挺稳定的，不过目前没有恒温，具体咋样不敢说。
最后，截至目前观察了2星期，虽然漂移数据上没那么完美，不过仍然低于这两个成品基准，我对它充满信心，毕竟我连恒温都没做。。。。我相信它逆天的短稳能带来优秀的长稳。