Envejecimiento de una referencia de voltaje. Voltage reference Burn In.

[Picuino]

Hola a todos.
Estoy intentando construirme una referencia de voltaje de precisión. Para ello voy a utilizar un ADR445.

Según varios datasheet, es conveniente que el circuito pase por una etapa de envejecimiento de unas 200 o 1000 horas, para que la tensión de salida se estabilice.

Algunas fuentes denominan a este proceso Burn-In y se realiza a temperatura controlada (50 o 60 grados).

En otros casos lo llaman simplemente aging (envejecimiento) y no hacen mención a la temperatura.


¿Sabe alguien si se puede envejecer una referencia de tensión simplemente conectándola a la alimentación?

¿Es imprescindible mantenerla a alta temperatura?

Un saludo.

[KILLERJC]

Yo no tengo respuesta a eso :/. Lo que si es la primera vez que lo escucho/leo.

Ademas pienso de lo ilogico que debe ser comprar una referencia de tension y tenerla 9 o mas dias (siendo el minimo) encerrada y funcionando permanentemente en un dispositivo solo para recien poder vender un solo producto...
Para una prueba si

[Picuino]

Yo no tengo respuesta a eso :/. Lo que si es la primera vez que lo escucho/leo.

Linear Technology. Application Note 82: Understanding and Applying Voltage References

Analog Devices: Application Note 713: The Effect of Long-Term Drift on Voltage References


Saludos.

[KILLERJC]

Leyendo el de linear technologys me quede con la boca abierta pensando en todas las consideraciones que hay que tener :/, Gracias por los pdf y enseñarme un poco mas

Lo que me quedo la duda que debe ser la misma que tenes vos si es necesario que sea a una temperatura especifica el proceso de envejecimiento.
Ya que lo unico que habla es sobre como se realiza el estudio de la misma, poniendo muchos a una temperatura controlada, en el caso de ese pdf dice de 25º a 30º. Y aclara que el valor absoluto no es importante sino que no se modifique
Pero imagino que eso debe ser para justamente que todos envejescan al mismo "ratio" y tomar el de mayor valor de desviacion.

Con eso imagino que al no importar el valor absoluto de la temperatura se puede hacer a cualquier temperatura y no hace falta que sea estable, y que solo te intenta mantenerlo estable para el caso del estudio del mismo y encontrar un valor

Lo que plantea 2 situaciones, armarlo y luego de varias horas recalibrarlo cada tanto, o dejarlo que pasen las 200+ hs donde es que se produce la mayor variacion y luego va haciendose mas estable, para finalmente ubicarlo y recalibrarlo con menos variacion de lo que puede ocurrir en las primeras 200hs

¿Es imprescindible mantenerla a alta temperatura?

Creo que el del linear como dije habla sobre que no importa la temperatura absoluta si es que lei bien. En la 3er pagina, 2do parrafo de la izquierda ( sino contas el fin del parrafo que comienza en la hoja anterior )

[Picuino]

En realidad la información sobre temperatura es contradictoria.
En el de Linear Technology, en la página 6 habla de un proceso de Burn in a 125ºC durante 4 semanas, que permite además suavizar el estrés mecánico de las soldaduras.

En el datasheet de Analog Devices hablan de 50ºC y en otros datasheet, de otras temperaturas.

Total, que no me queda claro cómo envejecer las referencias.

Conseguir manterner alta temperatura durante mucho tiempo no es sencillo. La "incubadora" tiene un costo relativamente alto y tiene que ser segura si la vas a dejar en casa todo el tiempo desatendida (para que no se queme nunca).

Por otro lado no estoy seguro si sólamente con conectar la tensión a la referencia ya se produce envejecimiento, mientras que sin conectar la tensión no envejece ¿¿??

Por ahora tengo varias referencias distintas conectadas con tensión (a temperatura ambiente) a ver si sólo con eso envejecen.

El montaje se alimenta con una batería LiPo, con un circuito controlado por PIC que desconecta la batería en caso de que la tensión baje hasta el punto de descarga. De esa manera la batería no se puede estropear por una descarga profunda.
Así no tengo conectado el montaje a la red eléctrica.

Saludos.

[KILLERJC]

En el de Linear Technology, en la página 6 habla de un proceso de Burn in a 125ºC durante 4 semanas, que permite además suavizar el estrés mecánico de las soldaduras.

Si lo lei.
Primero que estamos hablando de dos cosas distintas. En donde señale yo habla sobre como es tomadas las medidas para dar con un valor final de LTD del componente.
Y en donde vos me señalas habla del pre proceso que le dan algunos fabricantes, donde lo someten a altas temperaturas por lo del estrés mecánico y si ademas quiere ayudar al LTD  llegar su valor final hay que alimentarlo también (En ese párrafo dice que si lo principal es suavizar el estrés puede estar desconectado).

Con lo que se puede resumir que si quieres conseguir llegar al valor final de Vref superando la LTD es alimentarlo y no importa la temperatura, si ademas quieres suavizar el estrés mecánico lo sometes a temperatura Un periodo mucho mas corto de tiempo ( ¿Cuanto? es la cuestion y habla del circuito y de la placa sometidos a esa temperatura si no estoy leyendo mal).
Llego a esta conclusión primero por que lo que dice el PDF donde señale y mirando otro fabricante como TI o maxim veo que su prueba de LTD esta dada en 1000hs @ 25ºC (linear no dice la temperatura en su datasheet) , si a 2 temperaturas distintas llegas a que el valor Vref se mantiene estable, entonces podrías hacerlo a cualquier temperatura.

Llegarias a los siguientes pasos:
1- Conectarlos como los tenes hasta que logren llegar a su valor final
2- Una vez en la placa, tomando los consejos que te provee el pdf aplicarle un tiempo con una temperatura mayor, supongamos 125ºC

[Picuino]

Eso mismo es lo que me pareció entender y no acabo de creerme del todo:

   1º El circuito envejece cuando está conectado a tensión
   2º El circuito no envejece si no lo conectas a tensión.
   3º El calor o el paso del tiempo, por sí sólos, no envejecen el circuito o lo hacen muy poco.

Esto es lo que me parece más extraño. La idea que yo tenía es que la mayoría de los componentes electrónicos envejecen con el paso del tiempo y con el calor, independientemente de si están o no están conectados a tensión.

Estas referencias de tensión que estoy utilizando (ADR4550, ADR445) ni siquiera tienen un calentador interno y la corriente que consumen está en el orden de los microamperios (demasiado baja para producir en los transistores un calentamiento apreciable).

Por lo tanto, la idea de envejecimiento de un circuito integrado por el paso de una pequeña corriente, a temperatura ambiente e independiente del tiempo que está desconectado, me parecía un poco desconcertante.

En los datasheet tampoco son del todo claros a la hora de explicar estos puntos.

Por ejemplo me gustaría ver una gráfica en la que aparezca el envejecimieto de la referencia desconectada de la alimentación (algo valdrá aunque sea muy pequeño) y el envejecimiento debido sólo a la temperatura (sin tensión).


Por ahora estoy envejeciento sólo con tensión, que es lo que también a mí me había parecido que había que hacer.

Saludos.

[Picuino]

2- Una vez en la placa, tomando los consejos que te provee el pdf aplicarle un tiempo con una temperatura mayor, supongamos 125ºC

Voy a construirme un pequeño horno de temperatura controlada (hasta unos 125 grados) con una bombilla de automovil en una caja aislada, para hacer test del coeficiente térmico de los componentes y para envejecer los circuitos.

Cuando lo tenga probaré yo mismo si envejecen más por calentarlos unos días.

Saludos.

[KILLERJC]

Por ejemplo me gustaría ver una gráfica en la que aparezca el envejecimieto de la referencia desconectada de la alimentación (algo valdrá aunque sea muy pequeño) y el envejecimiento debido sólo a la temperatura (sin tensión).

Yo tambien pense lo mismo sobre tener una grafica que explique como esa aplicacion de temperatura afecta a la salida del regulador. Algo como el LTD.

Voy a construirme un pequeño horno de temperatura controlada (hasta unos 125 grados) con una bombilla de automovil en una caja aislada, para hacer test del coeficiente térmico de los componentes y para envejecer los circuitos.

Genial, espero con gusto los resultados . Aunque leyendo otros PDFs me encuentro con algunas preguntas mas ...

Don’t Be Fooled by Voltage Reference Long-Term Drift and Hysteresis
Leyendo me encuentro que al exponerlos a una gran temperatura ya no vuelven a tener el mismo valor que poseian antes de la misma ( Temperature hysteresis ) en especial cuando se le aplican ciclos de calentamiento y enfriamiento. Y que una temperatura grande seria a un mas grande la desviacion. Y esto trae aparejado el tema de cuando uno lo suelda a la placa.

Por otro lado:
How to Choose a Voltage Reference
Voltage references tend to age more quickly at higher temperatures. Pagina 2
Contradictoriamente:
Voltage Reference Application and Design Note
There is no easy and accurate way to accelerate the long term stability of a voltage reference. Voltage reference vendors have tried to use elevated temperature to predict the effect of aging with the voltage reference. This technique leads to inaccurate and highly optimistic long term stability results
+ no se debe soldar a mano xD en otra parte del datasheet

Eso me llevo a:
LT790 Datasheet
Sobre la seccion Hysteresis pagina 21
Habla sobre las consideraciones que hay que tener antes de calibrarlo. Haciendo enfasis sobre la desviacion que ingresa el soldar el componente.

Con todo esto... Es conveniente someterlo a una gran temperatura ? Estrictamente hablando fuera del PCB donde va a ir soldado ( Y no solamente cuando se suelda y cuando se le aplica el calor para intentar eliminar el estres del soldado)
Ya que estarías introduciendo un ciclo de calentamiento enfriamiento mas en el componente aumentado así la deriva producida por la hysteresis Y como aparece en uno de los pdf que mostre mientras mas ciclos de temperatura es sometido el componente mas aumenta la desviacion en ppm, que obviamente se deberia calibrar al final.

Creo que lo ideal seria someterlo al menor numero posible de cambios de temperatura.

[PalitroqueZ]

Desconocía ese parámetro para generar voltajes de referencias estables....

pero aplicando un poco de lógica, ¿no deberían los fabricante "añejar" ese tipo de componentes antes de sacarlo a la venta, para no tener uno que perder tiempo haciendolo?

 

[KILLERJC]

Desconocía ese parámetro para generar voltajes de referencias estables....

pero aplicando un poco de lógica, ¿no deberían los fabricante "añejar" ese tipo de componentes antes de sacarlo a la venta, para no tener uno que perder tiempo haciendolo?

 

Estas igual que yo en mi primer post de este tema xD, y lo que pensaba es el costo de tener locuras de integrados envejeciendose. Ademas que luego de soldarlos introducis mas errores con la necesidad de calibrar nuevamente. Me auto cito

Ademas pienso de lo ilogico que debe ser comprar una referencia de tension y tenerla 9 o mas dias (siendo el minimo) encerrada y funcionando permanentemente en un dispositivo solo para recien poder vender un solo producto...

Y lo primero que se me viene a la mente son los equipos de medicion :/. Y ahora pensandolo con un poco mas de calma imagino que buscaran referencias de tension que el error introducido por el LTD + todos las demas errores, no sean un factor importante.
Aca una calculadora para con los errores para el ADR445..
http://www.analog.com/en/special-linear-functions/voltage-references/adr435/products/dt-design-calculators/design-tools_Voltage_Reference_Wizard/resources/fca.html?pn=ADR445BRZ&inTempLow2=0&inTempHigh2=70

[Picuino]

Los mayores errores se deben a los cambios de temperatura.
Y no parece que eso ayude a mejorar el envejecimiento.

Creo que los cambios de temperatura hay que evitarlos en lo posible. A ver cómo se puede soldar un SOIC8 calentándolo lo mínimo.

Por otro lado he pedido un LM399 que tiene un comportamiento mucho más estable y un encapsulado metálico con patillas.
Es un poco engorroso porque produce 6.95 voltios con una exactitud inicial muy baja, consume una potencia mucho más alta y necesita un circuito complejo alrededor para hacerle funcionar.
Por otro lado mantiene internamente una temperatura uniforme (tiene hasta 0.3 ppm/ºC), el estrés mecánico no le afecta al tener patillas largas y cápsula metálica y el envejecimiento se limita a 8ppm/1000h.


Creo que la mejor solución para conseguir un estandar de tensión será calibrar esa referencia LM399 para calibrar luego con ella otras referencias o el multímetro.


Saludos.

[Picuino]

El tema de las referencias de tensión es más complejo de lo que parece a primera vista, si quieres conseguir exactitud (no sólo precisión)

Una referencia como la ADR445, que puede ajustarse después de soldarla, tiene un error del 0.05% sólo por cambio de temperatura de 10ºC a 50ºC, al que habría que añadir aproximadamente un 0.02% de error al año por envejecimiento.

Un conversor ADC de 12 bits que se desee que sea exacto necesita una referencia de tensión con un error menor de 1/4096 = 0.024%

La referencia anterior, una vez calibrada, producirá un error de +- 1LSB en un conversor de 12 bits. En un conversor de 16 bits el error será de +-16LSB

Esa referencia sirve para conseguir un voltímetro exacto con 3 y 1/2 cifras, nada más.


En la práctica la exactitud no importa tanto y los polímetros normalitos tienen un error de +-0.5%, que en una lectura de 1 voltio es un error de +-5 milivoltios:

   Cuando leo 1.000V en mi polímetro, en realidad la tensión puede valer de 0.995 a 1.005


Con estas referencias de tensión he comprobado mi polímetro Amprobe y su error a 22ºC está alrededor de +0.2%, porque la tensión de 5 voltios aparece como 5.01V

Ahora me falta hacer una red divisora de mucha precisión con la que conseguir 1.900 Voltios para calibrar el polímetro cerca del rango superior de tensión.

Otro UNI-T que tengo tiene un rango hasta 4000, por lo que la tensión de calibración debería estar cerca de 3.900 Voltios.

Pero antes tengo que conseguir que mis referencias de tensión tengan un error máximo de 0.02%

Saludos.

[KILLERJC]

Ahora me falta hacer una red divisora de mucha precisión con la que conseguir 1.900 Voltios para calibrar el polímetro cerca del rango superior de tensión.

Con algo como esto?
http://www.directindustry.es/prod/precision-resistor/resistencias-alta-precision-34974-432893.html
o esto
http://www.precisionresistor.com/HVS1-.2W-Ultra-Precision-Wire-Wound-2-Tab-Resistor-Surface-Mounted-Design-SMD.html

Otra no se me ocurre...

[Picuino]

En realidad he pedido una matriz de resistencias.
Tengo que buscar una manera de combinarlas para conseguir el voltaje necesario:

LT5400BCMS8E-3
0.025% Matching
0.2ppm/°C Matching Temperature Drift

Saludos.