AD584 電壓基準簡介，並看一下 30 年以前的 AD584 與十年以前的模組現在表現如何

tonysun

AD584 是一顆歷史很悠久的精密參考電壓IC，設計年份應該是在 1991 年(datasheet上的layout圖)。由於生產時會用雷射對初始精度與溫度係數進行微調，因此不依靠外部元件就能有很低的誤差，即使單獨購買IC，沒有經過校準/標定，僅依靠原廠的出廠精度 10.000V+/-5mV 即 0.05%，也能拿來校正3位半(0.5%-1%)、或大致檢驗4位半(0.1%)的數位電表。是當時少有的初始精度甚高的電壓基準IC。至於模組的話，初始精度則是模組出廠時用高位電表標定好的，可以相當的精準。

除了初始精度高之外，一般的參考電壓IC都只提供一組輸出電壓，AD584最大的一個特點就是內建精密電阻，因此不需增加外部零件，只需跳線切換，就可以提供四種高精度的電壓: 2.5V 5V 7.5V 10V。 對於 4000(0)/5000(0)/6000(0) 計數的電表而言，四組電壓還可以跨兩個檔位。

雖不乏穩定度更高的參考電壓IC，例如 LM399，他的典型長期飄移典型值是 8ppm/√kHr，但它初始精度是 2%，也就是每一顆的初始電壓差異較大，而且電壓不是整數，需要靠外部零件將電壓調到常用的數值，這些外部零件也必須相當的精密與穩定才行。用起來挺複雜的。而且它是恆溫基準，需要熱機到穩定溫度。

AD584 工作在常溫，基本不需要熱機，相當方便。帶 H 尾碼的是金屬殼氣密封裝，可以避免環境濕氣的影響。它有很多子型號，長期漂移的規格都一樣是 25 ppm/1000hr，差別主要在初始精度與溫漂。 精準度最高，溫漂最小的是 AD584LH，但是自從 2012 年的 Rev. C 版本的 datasheet 起，就刪掉了規格最高的 AD584LH，也就是說，LH 應該已十幾年沒有生產了，如果有的話，都是 2012 年之前留下的老庫存或是拆機品。 剛剛看了下淘寶，居然有金屬殼亮的發光，看起來好新的 LH，相當令人意外。要查閱 LH 的規格，官網的 datasheet 沒有，要在網路上找 Rev. B (2001) 或 REV. A 版本的 datasheet 中才有。


我這個模組是什麼時候買了已經不記得了，看有標示的 IC 是 2011 的。電路板背面的標記是 2012-1-1，因此，已經十年應該沒有問題。至於關鍵的那顆 AD584LH 則是 1991 年份的，迄今已 32 年了。 如果沒有到壽命的話，老IC的特性應該是趨於穩定的。 因為電壓基準的長期特性漂移主要來自機械應力與老化，一開始的數百至一千小時內變化比較大，之後隨著封裝、焊接、與晶片本身材料越來越穩定，變化趨緩下來，飄移也就隨著時間的推移逐漸變小，趨於穩定。(好像有聽說某些廠商會先進行 burn-in ，以便讓特性穩定，再篩選良好的來使用。)



此模組使用方扁形鋰聚合物電池做電源，可以使用 5V 進行充電。鋰電池經升壓電路升至 13.6V 供應 AD584。賣家使用 34401A 進行了標定，並附上數值。當初賣家並沒有做外殼，模組出貨時僅有電路板與電池，就自己簡單弄了一個塑膠小盒子來裝，並把標定值印在貼紙上，方便查看。不用時可蓋上盒子收好。這些年來鋰電池曾經自行換過二次、長柄的 tact switch 鬧過接觸不良也更換過，現在拿出來測試時發現，這更換過的輕觸開關內部居然又接觸不良了，還好能暫時勉強使用，由於它只是控制切換電路，並不影響精度。

AD584 的標準電源電壓是 15V，最低要求是 VOUT + 2.5V 以上，在 15~30V 間的電源穩壓率優於 12.5~15V。 該模組使用升壓電路升至 13.6V 供應 AD584。 鋰電池是個方便的電源，也沒有漏液的困擾（除非膨脹太久不更換），但由於是交換式電源，不免容易有雜訊影響，有一次偶然拿示波器看了輸出，才發現輸出原來有明顯的斷續雜訊，嚇了一跳，不過一般測量或高位測量的積分時間蠻長，所以原本感覺數值穩定，並沒有發現，使用時也沒有覺得受到什麼影響。考慮到輸出電壓已經過標定，就不去動它了，以免輸出數值變化導致標定失效。

使用多台桌上型三用電表進行對它進行測試，看看這個三十一年的IC在十年以上的模組上，目前的情況如何:



有些三用電表沒有出鏡，最後整理測試結果如下，結果大家可自行觀看: (由於標定溫度與此次測量溫度有差異，應考慮溫度的影響，但本表目前僅納入三用電表的溫度偏差，尚未將 AD584 5-10V 檔位 5ppm/°C, 2.5V 檔位 10 ppm/°C 的溫度係數納入計算)



測量值與十年前標定值的差異，遠低於五位半電表的測量誤差規格，與六位半電表的測量誤差規格接近。 雖然還不足以重新校準，但至少對 AD584LH 與這幾台三用電表的精度與長期的穩定度，還是可以建立信心。 上述測試使用的四台三用電表都是不同年份的，很巧的是其中 ADCMT 兩台測量結果接近，都高於原標定值；橫河兩台的測量結果接近，都低於原標定值。


關於長期漂移 (long-term drift, LTD)

很多電子產品會使用 Arrhenius 公式進行壽命加速試驗，但電壓基準的老化並不適用，使用該公式會得到錯誤的預期，得靠廠商以大量IC進行長時間測試，以累積數據，很多 datasheet 或 application note 中都可以看到這些圖表。
雖然第1000-2000小時的漂移降低程度未必可由0-1000小時來推算，但長期漂移還是有理論計算公式，嘗試計算一下各數值十年的漂移。
由於漂移公式只有一種，雖然數值單位有的 datasheet 寫 ppm/1000hr，有的寫 ppm/√kHr，但指的應該是同一件事。(有的用 month 則就只有 720 hr)

除了 AD584 的 25 ppm/1000hr 之外，也依公式試算了長期漂移 8 15 20 ppm/hr 這幾種數值的 10 到 20 年的漂移。這幾個LTD數值是來自下面這幾顆電壓基準IC:
LM399 典型 8 ppm/√kHr 保證 20 ppm/√kHr 廣泛用於很多廠牌型號的桌上型三用電表，主要是6位半的，如 HP/Agilent/Keysight 34401/10/11A 到 34460/61/65A (3456A/3457A 可能也是), Keithley 2000/2001, Fluke 8508A/8845A/8846A 等等
LT6654 15 pppm/1khr 使用於 Fluke 287/289 新版本 (註: 舊版本 287/289 使用的是 LT1019)
LT1021 15 pppm/1khr 使用於 Yokogawa 多種型號的桌上型三用電表，
LT1027 20 pppm/1khr 使用於 Advantest/ADCMT 多種型號的桌上型三用電表



關於長期漂移的說明與計算，可參見
Trailokya Rai, Marcoo Zamora 所撰寫的「Long-Term Drift in Voltage References」「基准电压的长期漂移」，德州儀器 Application Note sbaa436(英文) zhcaas6(簡體中文譯本)

phuang3

看到這個我才想起我還有兩顆AD588BQ，當初想拿來做穩壓，結果一直放著

tonysun

phuang3 發表於 2023-8-24 07:15 AM
看到這個我才想起我還有兩顆AD588BQ，當初想拿來做穩壓，結果一直放著

AD588BQ 的出廠電壓誤差就達到 +/-1mV，以 10V 而言是 0.01%，5V 則是 0.02%，長期穩定 15 ppm/1khr，比 AD584 的檔次更高!
既然想到了，要不要思考看看現在可以怎麼運用。

AD588 的特點是可以提供正負雙電壓，因此也需要 +/-15V 雙電源，整體電路需求比較複雜。 之前看到對岸的 AD588 模組設計，使用 AC220V 傳統變壓器來供電，且沒有 AC110V 的選項，對我們比較困擾，就沒有考慮它了。

附記：多年前本站 https://bbs.pigoo.com/thread-65589-1-1.html 這篇中有關於 AD588 基準成品的開殼展示與實際測試

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斯斯有兩種，陶瓷封裝也是。 DIP 陶瓷封裝有 CDIP 與 CerDIP 兩種。 CerDIP 陶瓷封裝是上下各一片陶瓷片，中間用好像水泥的東西（說是一種玻璃材質，400-600度熔化）封合，中間的機械強度不太好，在實驗中，有時插的緊，使用工具協助插拔時，施力不慎，就會中間斷裂，上下分離，因此廢了好幾顆這種封裝的老 IC。

AD588BQ 就是 CerDIP 封裝的，也請小心!

wish

翻出了2014年的舊帖子也有聊到精密參考電壓的問題。

https://bbs.pigoo.com/thread-50785-1-1.html

15樓也跟大家聊到當時的案子有此需求我都是用LM129AH或LM329AH + LT1001 陶瓷封裝完成，甚至也沒有做啥保溫措施，總之精度要求不會像儀表這麼高。
這些IC 應該都還有幾個，如果找的到高品質的電阻，可以照著pdf來做一個10V基準電壓。

AD584AH 的市售品我也有，那個也出來好多年了，買了也是隨手丟，明天去工作室看能不能把它找出來。

phuang3

tonysun 發表於 2023-8-24 08:08 PM
AD588BQ 的出廠電壓誤差就達到 +/-1mV，以 10V 而言是 0.01%，5V 則是 0.02%，長期穩定 15 ppm/1khr，比  ...

原先有打算拿AD588BQ做基準，但是手上的三用電表都是低階廉價貨，頂多小數點兩位而已，隨便拿一顆電池用6位半量一下就可以當校正基準了，呵呵