Опорные источники напряжения делятся на два принципиально разных типа, и путать их — главная ошибка при подборе. LM4040 и LM385 — это шунтовые (shunt) приборы: они не имеют отдельного выхода и работают как стабилитрон, включённый последовательно с резистором. Поэтому у них есть минимальный рабочий ток, который должен протекать через них, и в схему их включают через последовательное сопротивление. REF30xx — прибор последовательного (series) типа: у него есть вход питания, земля и выход, он выдаёт опорное напряжение относительно земли, а ток нагрузки может идти как из источника, так и в него — до 25 мА. Второе, что различает эти детали, — точность. У LM4040 она задаётся буквой в начале: A — ±0,1 %, B — ±0,2 %, C — ±0,5 %, D — ±1,0 %. У REF30xx стандартная точность ±0,2 %, а у LM385 она заметно грубее: B — ±1,5 %, C — ±2,0 %, D — ±5,0 %. Третье — минимальный рабочий ток: LM385 требует порядка 1 мА, и это отсекает его от маломощных схем, где LM4040 обходится током в десятки микроампер. И последнее, что нужно проверить обязательно, — корпус: REF30xx в SOT-23 имеет выводы IN / GND / OUT, а LM4040 и LM385 — катод / анод / неиспользуемый вывод, поэтому при замене одного на другой плату приходится переделывать.
Содержание руководства (13 разделов)
Три типа опорных источников
| Прибор | Тип | Точность | Особенность |
|---|---|---|---|
| LM4040 | шунтовый | A ±0,1 %, B ±0,2 %, C ±0,5 %, D ±1,0 % | рабочий ток от 60 мкА на 2,5 В до 100 мкА на 10 В; температурный коэффициент 100 ppm/°C для A/B/C и 150 ppm/°C для D |
| LM385 | шунтовый | B ±1,5 %, C ±2,0 %, D ±5,0 % | требует минимальный ток порядка 1 мА; есть регулируемые версии с внешним резистором |
| REF30xx | последовательный | ±0,2 %, версия E — ±0,1 % | ток покоя около 42 мкА, дрейф 50 ppm/°C, источник и сток до 25 мА, выход не требует внешнего конденсатора |
Что стоит за буквой в LM4040
| Группа | Начальная точность | Суммарно по температуре (ΔT 65 °C) | Температурный коэффициент |
|---|---|---|---|
| A | ±0,1 % | ±0,75 % | 100 ppm/°C |
| B | ±0,2 % | ±0,85 % | 100 ppm/°C |
| C | ±0,5 % | ±1,15 % | 100 ppm/°C |
| D | ±1,0 % | ±1,98 % | 150 ppm/°C |
Почему суммарная ошибка больше начальной
Начальная точность — это разброс напряжения между приборами одной партии, измеренный при 25 °C. Суммарная погрешность за весь температурный диапазон складывается из неё и дрейфа, и вот из-за этого число «±0,1 %» в даташите часто выглядит обманчиво: за весь промышленный диапазон от -40 до +85 °C группа A уходит уже до ±0,75 %. Практический вывод: если в схеме важна не начальная точность, а стабильность напряжения во времени и по температуре, смотрят на суммарную величину и температурный коэффициент, а не только на букву группы. Для опорного напряжения 2,5 В группа A даёт отклонение около ±19 мВ во всём диапазоне, и это уже сопоставимо с точностью 12-разрядного АЦП.
Отдельно стоит отметить, что у LM385 температурная характеристика нелинейна: перегиб в области около 40 °C плюс гистерезис около 2 мВ при термоциклировании. Для LM4040 этот эффект выражен слабее, и приведённые ppm/°C близки к линейной оценке на всём диапазоне.
Минимальный рабочий ток: главное отличие LM385
Шунтовый источник напряжения поддерживает своё выходное напряжение только пока через него течёт ток. У LM4040 в младших номиналах этот ток мал: по данным производителя рабочий ток составляет от 60 мкА на номинале 2,5 В до 100 мкА на 10 В. У LM385 требование жёстче — порядка 1 мА. На первый взгляд разница в десятки раз кажется мелочью, но в схеме с потреблением по единицам микроампер она превращается в основной параметр выбора: источник, который сам потребляет больше, чем вся остальная схема, попросту непригоден.
Отсюда практическое правило: при питании от батареи или от тока датчика берут LM4040 либо последовательный REF30xx, а LM385 оставляют для случаев, где потребление не критично, — например, в измерительном тракте с питанием от сети. Регулируемые версии LM385 (с выводами под внешний резистор, от 1,2 до 4,0 В) удобны там, где опорное напряжение нужно менять в широком диапазоне, но это уже другой прибор по схеме включения.
REF30xx не встаёт на место LM4040
REF30xx устроен принципиально иначе: у него три вывода — вход питания, земля и выход. Он выдаёт опорное напряжение относительно земли, умеет как отдавать ток в нагрузку, так и принимать его обратно, и при этом не требует внешнего выходного конденсатора для стабилизации. У шунтовых LM4040 и LM385 выводы — катод, анод и неиспользуемый, а сама работа требует последовательного резистора, чтобы задать ток. Схемы включения у них разные, и выводы не совпадают, поэтому замена одного на другой — это переделка, а не перестановка детали.
При выборе между ними ориентируются на три вещи. Первая — ток нагрузки: если от опорного источника питается измерительный тракт, последовательный REF30xx удобнее, потому что шунтовый прибор не сможет отдать ток в нагрузку без дополнительной обвязки. Вторая — потребление: 42 мкА у REF30xx сопоставимо с LM4040 в младших номиналах и кратно лучше LM385. Третья — шум: у REF30xx шум 28 мкВ размахом в полосе 0,1–10 Гц и 80 мкВ RMS в полосе 10 Гц–10 кГц, у шунтовых LM4040 шум в низкочастотной области ниже, и это иногда важнее входного тока.
Одна и та же деталь под двумя именами
У опорных источников напряжения особенно ярко проявляется расхождение в оформлении наименования между производителями, и это прямо мешает искать и заказывать. Один и тот же прибор — LM4040 класса A на 4,096 В в корпусе SOT-23 — в каталоге производителя записывается как LM4040A41IDBZR, где «41» — код напряжения 4,096 В, «I» — промышленный температурный диапазон, «DBZ» — корпус SOT-23, а «R» — упаковка в ленту. В обозначениях вторых поставщиков то же самое выглядит как LM4040AIM3-4.1: здесь «I» — температурный диапазон, «M3» — корпус SOT-23, а «4.1» — напряжение, округлённое до одной десятой.
На первый взгляд это мелочь оформления, но практическое следствие прямое: поиск по одному написанию не находит другое, и заявка «LM4040AIM3-4.1» не совпадёт с «LM4040A41IDBZR» в автоматической обработке позиций, хотя это одна и та же деталь. Поэтому при работе с опорными источниками номинал сверяют по цифрам в обеих системах записи, а замену ищут сразу по обоим написаниям. То же касается LM385: написание вроде LM385BPWG4-2-5 (B — группа точности, PW — корпус TSSOP, G4 — бессвинцовая упаковка, 2-5 — 2,5 В) и LM385BZ-2.5 (Z — корпус TO-92) описывают приборы с разными корпусами, хотя напряжение и группа совпадают.
Ловушка SOT-23: третий вывод — это диод
У LM4040 в корпусе SOT-23 третий вывод — это площадка кристалла, и к нему всегда подключён паразитный шоттки-диод. Если оставить этот вывод висящим, диод окажется в цепи и будет давать утечку и нестабильность в зависимости от того, как он случайно «поведёт себя» на плате. Правильное включение — разомкнуть вывод или соединить его со вторым выводом, то есть с анодом. Для корпуса SC-70 то же самое относится ко второму выводу относительно первого.
Это из тех деталей, которые не видны на схеме и не выводятся из логики «нужен номинал», поэтому при замене опорного источника на плате проверяют именно этот вывод — иначе прибор будет работать, но с шумом и дрейфом хуже паспортных, а причину найти не удастся.
Что проверять при заказе
- 01 Тип прибора: шунтовый (LM4040, LM385) или последовательный (REF30xx) — от этого зависит вся схема включения.
- 02 Группа точности: буква в наименовании, а для LM4040 — и суммарная погрешность по температуре, а не только начальная.
- 03 Номинал напряжения: 2,048 / 2,5 / 3,0 / 4,096 / 5,0 / 8,192 / 10 В у LM4040; 1,25 / 2,048 / 2,5 / 3,0 / 3,3 / 4,096 В у REF30xx.
- 04 Корпус: SOT-23, SC-70 или TO-92 — при смене корпуса меняется и посадка, и то, как разводится третий вывод.
- 05 Минимальный рабочий ток и резистор последовательно с шунтовым прибором, если потребление схемы близко к нулю.
- 06 Написание номинала в двух системах записи, чтобы одна и та же деталь находилась и по «41», и по «4.1».
Частые вопросы
- Чем заменить LM4040 — REF30xx, если схема позволяет последовательный тип и не нужна особая низкочастотная шумность; цоколёвка при этом другая.
- Можно ли поставить LM385 вместо LM4040 — по напряжению да, но LM385 требует около 1 мА и грубее по точности.
- Что значит буква в LM4040 — класс точности: A ±0,1 %, B ±0,2 %, C ±0,5 %, D ±1,0 %.
- Чем LM4040 отличается от обычного стабилитрона — точностью и стабильностью: у него нормированы и разброс по партии, и температурный коэффициент.
- Где применяют опорные источники — АЦП, измерительные усилители, компараторы, стабилизаторы, где нужно опорное напряжение с известной погрешностью.
Детали, названные в этом руководстве
КаталогКаждая позиция — это деталь или семейство, о которых идёт речь в руководстве, со ссылкой на карточку в каталоге: параметры, корпус, стадия жизненного цикла и datasheet, если он у нас локализован. Там, где в тексте названо семейство, в таблице стоит конкретный заказной партномер со склада. Если позиции из руководства в списке нет — значит, её у нас сейчас нет: пришлите номер, и она уйдёт в подбор вместе с остальными.
| Партномер | Производитель | Описание |
|---|---|---|
| LM4040AIM3-4.1Datasheet | Texas Instruments | — |
| LM4040DIM3-2.1Datasheet | Analog Devices Inc./Maxim Integrated | PRECISION MICROPOWER SHUNT VREF |
| LM4040AIM3-2.5Datasheet | Texas Instruments | Texas Instruments LM4040 series precision shunt voltage reference, LM4040AIM3-2.5, 2.5 V fixed output, ±0.1% tolerance, 100 ppm/°C tempco, 35 µVrms noise, SOT-23-3 package, -40°C to 85°C. |
| LM4040DEM3-3.0Datasheet | Texas Instruments | Texas Instruments LM4040DEM3-3.0, precision shunt voltage reference, fixed 3 V output, ±1% tolerance, 15 mA output, 75 µA cathode current, SOT-23-3, -40°C to 125°C. |
| LM4040BEX3-5.0 | Analog Devices Inc./Maxim Integrated | PRECISION MICROPOWER SHUNT VREF |
| LM4040DIZ-2.5Datasheet | National Semiconductor | TWO TERMINAL VOLTAGE REFERENCE, |
| LM4040AIZ-2.5Datasheet | Texas Instruments | IC VREF SHUNT 0.1% TO92-3 |
| LM4040CIM3-4.1Datasheet | Texas Instruments | — |
| LM4040DIM3-5.0Datasheet | Texas Instruments | — |
| LM4040BIX3-4.1Datasheet | Analog Devices Inc./Maxim Integrated | PRECISION MICROPOWER SHUNT VREF |
| LM4040A10IDBZRDatasheet | Texas Instruments | Texas Instruments LM4040A10IDBZR precision shunt voltage reference, 10V fixed output, ±0.1% tolerance, 100ppm/°C drift, SOT-23-3 surface-mount package, -40°C to 85°C operating range. |
| LM4040A20IDBZR | Texas Instruments | — |
| LM4040A25IDBZR | Texas Instruments | IC VREF SHUNT 0.1% SOT23-3 |
| LM4040A41IDBZR | Texas Instruments | IC VREF SHUNT 0.1% SOT23-3 |
| LM385Z-1.2Datasheet | onsemi | IC VREF SHUNT 1% TO92-3 |
| LM385Z-2.5Datasheet | onsemi | — |
| LM385M-2.5Datasheet | National Semiconductor | TWO TERMINAL VOLTAGE REFERENCE, |
| LM385BPWG4-2-5Datasheet | Texas Instruments | Texas Instruments LM385BPWG4-2-5, shunt voltage reference, fixed 2.5V output, ±1.5% tolerance, 20 mA output, 20 µA cathode current, 8-TSSOP package, 0°C to 70°C operating temperature. |
| LM385BZ-2.5Datasheet | onsemi | IC VREF SHUNT 1.5% TO92-3 |
| REF3033AIDBZR | Texas Instruments | — |
Примените это к своей спецификации
Отправьте партномера или файл спецификации (Excel / CSV). По каждой строке проверим складские остатки в Шэньчжэне, наличие заводской упаковки и проверенные аналоги — с отгрузкой единой партией.
Запрос успешно отправлен!
Ваш запрос по позиции (ICBOMS) зарегистрирован. Номер заявки:
1. Служба закупок в Шэньчжэне проверяет реальные физические остатки на складах и Data Code.
2. Официальный расчет с ценами, сроками и условиями DDP будет отправлен на в течение 2-24 ч.
Как написано это руководство
Руководство написано службой поставок ICBOMS в Шэньчжэне и выверено по документам производителей и стандартам, на которые ссылается текст. Формулировки ограничены тем, что делает эта служба, и тем, как оценивают деталь — без ориентировочных цен, сроков поставки и остатков: всё это считается по каждой строке отдельно, по факту проверки. Дата последней вычитки стоит в начале страницы.