Richi´s Lab

LT1088 RMS-Konverter

LT1088

Der LT1088 von Linear Technology dient dazu den RMS-Werts eines breitbandigen Wechselspannungssignals zu bestimmen. Da der Baustein den RMS-Wert thermisch bestimmt, erreicht die 3dB-Bandbreite laut Datenblatt 300MHz. Bis zu einer Frequenz von 50MHz beträgt die Genauigkeit 1%.

 

LT1088 Schaltplan

Der Chip enthält zwei Dioden, die thermischen mit jeweils zwei Heizern gekoppelt aber voneinander isoliert sind. Für beide Seiten der Heizer-Dioden-Kombination ist ein Substratanschluss nach außen geführt, das mit dem negativsten Potential der Messschaltung zu verbinden ist. In diesem Blockschaltbild sind zusätzlich die parasitären Dioden eingezeichnet, die sich zwischen dem Substrat und den Messdioden ausbilden.

Das zu bestimmende Eingangssignal wird in einen der beiden Heizer einer Seite eingespeist. Ein Operationsverstärker misst die Flussspannung der zugehörigen Diode, während die zweite Diode den Referenzwert für diesen Operationsverstärker darstellt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers speist den Heizerwiderstand der zweiten Diode und sorgt so im eingeschwungenen Zustand dafür, dass in diesem Kreis die gleiche Leistung abfällt wie im Eingangskreis. Das Ausgangssignal des Operationsverstärker stellt damit automatisch auch den gewünschten RMS-Wert des Eingangssignals dar.

Die Einschwingzeit beträgt für die Beispielschaltung im Datenblatt 500ms. Diese Einschwingzeit ist durch die thermische Trägheit des Heizer-Dioden-Systems bedingt.

Der hochohmigere Heizer kann alternativ für die Einspeisung des zu vermessenden Signals genutzt werden. Das Datenblatt enthält außerdem eine Schaltung, die den hochohmigeren Heizer auf der Eingangsseite in den Regelkreis einbindet, um eine kürzere Einschwingzeit darstellen zu können.

 

LT1088 Die

Im Inneren des Gehäuses befinden sich zwei gleiche Dies. Das Öffnen des Metalldeckels hat zu einem kleinen Kratzer und einem Bondabriss auf der rechten Seite geführt.
Die optische Erscheinung der Dies ähnelt der LTZ1000 Referenzspannungsquelle. Im Inneren ist die Temperaturmessung untergebracht. Konzentrische Kreise stellen die Heizer dar.

 

LT1088 Die

Es besteht zwar eine große Ähnlichkeit zum Die der LTZ1000, der Aufbau ist aber dennoch anders und die Unterschiede beschränken sich nicht nur auf die Metalllage. Die Heizer sind grundsätzlich anders aufgebaut als in der LTZ1000. Der innere, bräunliche Ring stellt den 50Ω-Heizer dar. Der äußere, dünnere Ring bildet den 250Ω-Heizer ab. Das untere Bondpad der linken Kante kontaktiert beide Ringe auf der linken Seite. Die Bondpads an der unteren Kante kontaktieren jeweils einen der Heizer auf der rechten Seite.
Das untere Bondpad in der oberen linken Ecke stellt den Substratkontakt dar. Die Kontaktierung des Substrats erfolgt sehr massiv einmal um den Umfang des äußeren Heizers herum, einmal zwischen den Heizern und zusätzlich im Inneren bei den Dioden, die der Temperaturmessung dienen. Auf eine möglichst niederohmige Anbindung wurde sehr viel Wert gelegt, was sich auch an den zusätzlichen Kreissegmenten der Metalllage zeigt.

Die Anzahl und Anordnung der Bondpads ist hier gleich wie bei der LTZ1000.

 

LT1088 Die Detail

Im Detail zeigt sich, dass die Zenerdiode und der Transistor Q1 der LTZ1000 im Inneren des LT1088 nicht integriert wurde. Stattdessen befindet sich dort eine Art Logo in einem Kreis. Bei genauerer Betrachtung scheint es sich um ein durchgestrichenes Analog Devices Logo zu handeln. Ein weiterer Kreis um dieses Logo stellt den inneren Substratanschluss dar. Die vier Transistoren, die in der LTZ1000 als Q2 bezeichnet werden, ermöglichen die Temperaturmessung und sind hier als Dioden verschaltet.

 

LT1088 Die Detail

Die Ziffernfolge 1088 zeigt, dass das Design exklusiv für den LT1088 angepasst wurde. Es stammt aus dem Jahr 1985.

 

LT1088 Die attach

Das Die ist auf eine spezielle Art an das Gehäuse angebunden. Da der LT1088 die Leistung des Eingangssignals thermisch bestimmt, ist es wünschenswert das Die thermisch möglichst gut zu isolieren. Die üblichen Lot-Verbindungen leiten Wärme sehr gut. Aus diesem Grund wurde hier ein spezielles Material zur Befestigung des Dies gewählt. Die Application Note AN22 beschreibt, dass es sich dabei um ein sogenanntes "air impregnated polymer" handelt, dessen Wärmeleitfähigkeit durch die enthaltenen Luftblasen nur etwas höher ist als die Wärmeleitfähigkeit von Luft. Die einzelnen Luftblasen sind gut zu erkennen. Eine Vermessung von 28 Luftblasen liefert einen mittleren Durchmesser von ungefähr 70µm, wobei keine Blase größer als 100µm ist.

 

LT1088 Die attach

Die Dicke der isolierenden Schicht scheint etwas mehr als 100µm zu betragen.

 

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