Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LMx99 und LTZ1000, warum die ungewöhnliche Spannung?


von Reffi (Gast)


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Hi,

kann mir jemand den Grund für die ungewöhnliche Zenerspannung einer 
LMx99 oder einer LTZ1000 nennen? Warum hat man ausgerechnet diesen 
Spannungswert für die Zenerdiode gewählt und nicht etwas, was mehr 
"common" ist, sich besser auf ganzzahlige Spannungswerte verstärken 
lässt oder direkt einen Wert wie 10V aufweist?
Oder anders, warum gibt es von den beheizten Spannungsreferenzen keine 
mit verschiedenen Zenerspannungen?
Wirft man einen Blick in einen Bauteilkatalog findet man Zenerdioden für 
ganz verschiedene Spannungen, z.B. auch für 10V. Warum wurde also für 
die beiden beheizten Typen dieser spezielle Wert gewählt? Gibt es dafür 
einen speziellen Grund?

Reffi

von Anja (Gast)


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Reffi schrieb:
> Gibt es dafür
> einen speziellen Grund?

Klar: Bei diesen Referenzen wird eine Z-Diode mit 6,2V ( TK = +2mV/K) 
mit einer Siliziumdiode (oder auch BE-Strecke eines REFAMP) in Reihe 
geschaltet (TK = -2mV/K). Heraus kommt eine Z-Diode mit minimalem 
Temperaturkoeffizienten und maximaler Stabilität, da keine Widerstände 
altern können.

Gruß Anja

von Reffi (Gast)


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Anja schrieb:
> Bei diesen Referenzen wird eine Z-Diode mit 6,2V ( TK = +2mV/K)
> mit einer Siliziumdiode (oder auch BE-Strecke eines REFAMP) in Reihe
> geschaltet (TK = -2mV/K). Heraus kommt eine Z-Diode mit minimalem
> Temperaturkoeffizienten und maximaler Stabilität, da keine Widerstände
> altern können.

Finden sich nicht auch andere Kombinationen mit anderen 
Z-Diodenspannungen mit denen ein minimaler Temperaturkoeffizient 
erreicht werden kann?

von LTZ1000 (Gast)


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Reffi schrieb:
> Finden sich nicht auch andere Kombinationen mit anderen
> Z-Diodenspannungen mit denen ein minimaler Temperaturkoeffizient
> erreicht werden kann?

Nein.

von LM399 (Gast)


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Reffi schrieb:
> Finden sich nicht auch andere Kombinationen mit anderen
> Z-Diodenspannungen mit denen ein minimaler Temperaturkoeffizient
> erreicht werden kann?

Nein.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Reffi schrieb:
> Finden sich nicht auch andere Kombinationen mit anderen
> Z-Diodenspannungen mit denen ein minimaler Temperaturkoeffizient
> erreicht werden kann?

Doch, aber nicht bei Silizium.

Mir ist nicht bekannt, ob jemals Selen- oder Germanium-Zener-Dioden auf 
dem Markt erhältlich waren. Diese besäßen auf jeden Fall deutlich höhere 
Leckströme als Siliziumdioden, die wiederum temperaturabhängig wären und 
somit die Stabilität nachteilig beeinflussen würden.

von Anja (Gast)


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Reffi schrieb:
> Finden sich nicht auch andere Kombinationen mit anderen
> Z-Diodenspannungen mit denen ein minimaler Temperaturkoeffizient
> erreicht werden kann?

Hallo,

wenn es nur auf einen guten (nicht minimalen) TK (und nicht auf maximale 
Stabilität = kleinster dynamischer Widerstand) ankommt gibt es noch 
weitere Kombinationen: Z.B. ZTK33 oder ZTK18.

Gruß Anja

von LM399 (Gast)


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ZTK33 ist ein IC zwecks Tuner-Abstimmung

"a temperature compensated regulator IC specially made for the purpose. 
Typical types are TAA550 and ZTK33. Despite the way they are used, these 
devices are not zener diodes. Zener diodes on their own will cause 
tuning drift. "

http://members.iinet.net.au/~cool386/srnotes/srnotes.html

von Harald W. (wilhelms)


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Reffi schrieb:

> Finden sich nicht auch andere Kombinationen mit anderen
> Z-Diodenspannungen mit denen ein minimaler Temperaturkoeffizient
> erreicht werden kann?

Ja, der zwei, drei, oder n-Fache Wert. :-)

von Andrew T. (marsufant)


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Reffi schrieb:
> Anja schrieb:
>> Bei diesen Referenzen wird eine Z-Diode mit 6,2V ( TK = +2mV/K)
>> mit einer Siliziumdiode (oder auch BE-Strecke eines REFAMP) in Reihe
>> geschaltet (TK = -2mV/K). Heraus kommt eine Z-Diode mit minimalem
>> Temperaturkoeffizienten und maximaler Stabilität, da keine Widerstände
>> altern können.
>
> Finden sich nicht auch andere Kombinationen mit anderen
> Z-Diodenspannungen mit denen ein minimaler Temperaturkoeffizient
> erreicht werden kann?

Aber klar doch.

Jedes ganzzahlige Vielfache dieser krummen Zahl zum Beispiel.

Nur: nutzt dir das etwas für Deien Problem?

Wohl kaum.

Eben darum steht z.B. beim LM399 eine schöne Applikation (sogar mehrere) 
dabei wie man letztlich zu 10V kommt.

> Ja, der zwei, drei, oder n-Fache Wert. :-)

geeeenauuuuu   .-))

: Bearbeitet durch User
von nee (Gast)


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Funktionalitaet einer Referenz ist nicht eine genaue Spannung mit einem 
akademischen Wert, sondern eine charakterisierbare Spannung mit 
maximaler Stabilitaet, und minimaler Empfindlichkeit auf 
Umgebungsaenderungen. Manchmal ist auch das Rauschen interesant.

Ob einer Referenz nun 4.096V, 5.000V, oder 4.653V hat ist eigentlich 
egal. Resp. wieviel bist du bereit mehr zu zahlen fuer einen runden 
Wert?

von Harald W. (wilhelms)


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nee schrieb:

> Funktionalitaet einer Referenz ist nicht eine genaue Spannung mit einem
> akademischen Wert, sondern eine charakterisierbare Spannung mit
> maximaler Stabilitaet, und minimaler Empfindlichkeit auf
> Umgebungsaenderungen.

Das gilt übrigens auch für viele andere Normale für ganz andere
Meßgrößen. Selbst die deutsche Urmeterkopie ist m.W. n i c h t
genau ein Meter lang. Man weiss aber genau, wie lang sie ist. :-)
Gruss
Harald

von Reffi (Gast)


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Mir erschließt sich der physikalische Zusammenhang zwischen 
Zenerspannung und Temperaturkoeffizient nicht. Der TK ist eine 
Materialeigenschaft, warum soll eine Zenerdiode mit 4,3V einen so viel 
anderen TK haben als dieselbe Zenerdiode mit 6,2V, um diese nicht mehr 
mit derselben Siliziumdiode kompensieren zu können?

von Helmut K. (hk_book)


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Reffi schrieb:
> Mir erschließt sich der physikalische Zusammenhang zwischen
> Zenerspannung und Temperaturkoeffizient nicht. Der TK ist eine
> Materialeigenschaft, warum soll eine Zenerdiode mit 4,3V einen so viel
> anderen TK haben als dieselbe Zenerdiode mit 6,2V, um diese nicht mehr
> mit derselben Siliziumdiode kompensieren zu können?

vielleicht liefert dir das die Erklärung:

http://de.wikipedia.org/wiki/Zener-Diode#Temperaturabh.C3.A4ngigkeit

von Bitflüsterer (Gast)


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Der Temperaturkoeffizient ist von der Zenerspannung abhängig.

von Anja (Gast)


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Reffi schrieb:
> warum soll eine Zenerdiode mit 4,3V einen so viel
> anderen TK haben als dieselbe Zenerdiode mit 6,2V, um diese nicht mehr
> mit derselben Siliziumdiode kompensieren zu können?

Zenerdioden sind halt meistens keine Zenerdioden sonder 
Avalanche-Dioden.
Beide Effekte haben entgegengesetzten TK. Im Übergangsbereich von Zener 
nach Avalanche-Effekt ist der TK (und der dynamische Innenwiderstand) 
minimal.


Gruß Anja

von Reffi (Gast)


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Neben der Glaubwürdigkeit von Wiki-Einträgen kann man doch aber lesen:

"...Der Zenereffekt hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, der 
Lawineneffekt einen positiven Temperaturkoeffizienten. Bei ca. 5 V sind 
beide Koeffizienten etwa gleich groß und heben sich gegenseitig auf. 
Dieser Spannungswert eignet sich daher besonders als 
Referenzspannungsquelle mit geringer Temperaturdrift..."

Warum also keine beheizte Zenerreferenz mit 5V?

von Bitflüsterer (Gast)


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>Warum also keine beheizte Zenerreferenz mit 5V?

Wozu? Erklär mal wann Du die heizen würdest und wann nicht?

Gerade bei den 5V heben sich die TKs doch auf. Wenn die Temperatur höher 
wird, dann werden die Änderungen durch den TK des Zenereffektes doch 
gerade durch den entgegengesetzten TK des Lawineneffektes aufgehoben.

von LM399 (Gast)


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Reffi schrieb:
> Warum also keine beheizte Zenerreferenz mit 5V?

Weil sie nicht so langzeitstabil ist.

Wiki sagt:
"Für besonders *langzeitstabile* Referenzen wird alternativ eine 
Serienschaltung einer Z-Diode mit 6.2-6.3 V und einem 
Temperaturkoeffizienten von +2 mV/°C und einer normalen Siliziumdiode 
(oder Basis-Emitterstrecke eines Transistors) in Durchlassrichtung mit 
-2 mV/°C auf demselben Chip verwendet"

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Ich empfehle Dir dringend, auch einmal die Datenblätter und 
Applikationsschriften zu den Spannungsreferenzen LM399 und LTZ1000 zu 
lesen. Von Fluke gibt es auch sehr ausführliche technische Dokumentation 
einschließlich Schaltplan zu dem Transfernormal 792A:

eu.flukecal.com/de/products/electrical-calibration/electrical-standards/ 
acdc-transfernormal-792a

von Reffi (Gast)


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Und das soll dann was bringen? Fluke baut keine eigenen 
Spannungsreferenzen, LT gibt nicht sonderlich viel von seinem KnowHow 
preis, National wurde von TI einverleibt und nach und nach verlassen die 
alten Hasen aus der Hochzeit der Spannungsreferenzen die Welt, die man 
auch nicht mehr anrufen und fragen kann.
Das Raumtemperatur JJA wird noch für viele Jahre oder Jahrzehnte, wenn 
es denn überhaupt möglich ist, Zukunftsmusik bleiben.
Allgemein gültige Literatur zu diesem Wissen scheint es auch nicht zu 
geben (Wiki zähle ich nicht gerade zu einer Literaturquelle).
Bleibt also nur, sich mit erhältlichen Referenzen abzugeben? Nein, 
Innovationen entstehen nicht zuletzt daraus, dass jemand den Stand der 
Technik in Frage stellt und zu dem Schluss kommt, dass es anders oder 
besser gehen kann.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Reffi schrieb:
> Nein, Innovationen entstehen nicht zuletzt daraus, dass jemand den
> Stand der Technik in Frage stellt und zu dem Schluss kommt, dass
> es anders oder besser gehen kann.

Genau, die ganze Welt hat darauf gewartet, dass Du auf die grandiose
Idee kommst, die beste Spannungsreferenz mit einer 0815-Zenerdiode
zu bauen.

von Reffi (Gast)


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Andreas Schweigstill schrieb:
> Genau, die ganze Welt hat darauf gewartet, dass Du auf die grandiose
> Idee kommst, die beste Spannungsreferenz mit einer 0815-Zenerdiode
> zu bauen.

Da du es gerade erwähnst, auf solch eine abwägige Idee wäre ich gar 
nicht gekommen, du dagegen schon, was mir wiederum Mut macht das es mir 
eher gelingen würde als dir.
Das die Buried Zener ein Weg in die richtige Richtung war ist 
unbestritten, doch auch diese Technologie ist schon wieder in die Jahre 
gekommen, ohne dass inzwischen etwas neues und besseres entwickelt 
worden ist. Natürlich könnte man jetzt behaupten das es nicht besser 
geht, doch das ist Stillstand und solange jemand den Drang verspürt das 
es besser gehen muss wird Technologie auch weiter voranschreiten.

So long...

von Anja (Gast)


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Reffi schrieb:
> Allgemein gültige Literatur zu diesem Wissen scheint es auch nicht zu
> geben (Wiki zähle ich nicht gerade zu einer Literaturquelle).

Gibt es hier:

http://www.amazon.de/Current-Sources-Voltage-References-Electronics/dp/075067752X

Wenn dort auch einige "Schnitzer" bei manchen Angaben vorhanden sind.

Gruß Anja

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