Richi´s Lab

National Semiconductor
LH0070 / LM169

LH0070

LH0070

Die LH0070 ist eine 10V-Referenzspannungsquelle von National Semiconductor. Das aktuellste Datenblatt stammt von Linear Technology und fasst die LH0070 mit der LT1031 zusammen. Im Datenblatt findet sich der Satz: "The LT1031 can be used as a plug-in replacement for the AD581 and LH0070,* with improved electrical and thermal performance.". Es beschreibt hauptsächlich die LT1031. Für eine genauere Betrachtung der LH0070 muss man das alte LH0070-Datenblatt von National Semiconductors studieren.

Die LH0070 gibt eine 10V-Referenzspannung aus. Zusätzlich lieferte National Semiconductor die LH0071 mit einer Ausgangsspannung von 10,24V, die im binären Zählsystem gerade Schrittweiten ermöglichte.
Die Zahl hinter der Typbezeichnung gibt die Genauigkeitsklasse der Referenzspannungsquelle an. Die Ausgangsspannung der Klassen 0 und 1 weicht typischerweise um höchstens +/-0,03% ab, maximal und über den vollen Betriebstemperaturbereich dürfen sich bis zu +/-0,3% einstellen. Die Ausgangsspannung der Klasse 2 wird dagegen mit typischerweise +/-0,02% und maximal +/-0,2% angegeben. Die Klassen 0 und 1 unterscheiden sich in Bezug auf den Temperaturdrift, der für alle drei Klassen folgendermaßen gestaffelt ist (Maximalwerte): 0,2%, 0,1%, 0,04%. Der alterungsbedingte Ausgangsspannungsdrift beträgt in den Klassen 0 und 1 bis zu +/-0,2% pro Jahr, während die Klasse 2 mit nur +/-0,05% pro Jahr spezifiziert ist.

 

LH0070

Die Referenzspannungsquelle besitzt drei Anschlüsse, die das Versorgunspotential, das Massepotential und das Referenzpotential übertragen.

Im Gehäuse befindet sich nicht nur ein Die, sondern ein Keramikträger. Das war zu vermuten, da bei National Semiconducter die Buchstaben LH für Linear Hybrid stehen.
Der Keramikträger beherbergt neben dem integrierten Schaltkreis noch einen 56Ω-Widerstand und einen 3,6nF-Kondensator. Die Serienschaltung von Widerstand und Kondensator befindet sich zwischen dem Referenzspannungsausgang und dem Massepotential, wo sie einen Tiefpass darstellt. Anscheinend war die Referenzspannungsquelle nicht ausreichend stabil und musste daher bei hohen Frequenzen bedämpft werden.

 

LH0070

Das Die ist an der oberen Kante mit zwei Bonddrähten an das Masse- und damit auch an das Gehäusepotential angebunden. Das Substrat ist ebenfalls mit dem Massepotential verbunden. Von rechts trifft das Versorgungspotential ein. Die Referenzspannung gibt das Die über zwei Bonddrähte nach links aus, wo sich das RC-Glied befindet und letztlich ein Bonddraht zum Ausgangspin führt.

 

LH0070 Die

LH0070 Die

Das Die trägt das Logo von National Semiconductor und wurde den Maskenrevisionen nach schon öfter als einmal überarbeitet.

 

LH0070 Die LM169A

Die Beschriftung auf dem Die zeigt, dass es sich tatsächlich um eine LM169-Referenzspannungsquelle handelt, eine im Vergleich zur LH0070 genauere Referenz von National Semiconductor. Ältere Bilder der LH0070 zeigen, dass dort ursprünglich ein Keramikträger mit zwei Dies und lasergetrimmten Widerständen eingesetzt wurde. Vermutlich wollte National Semiconductor Kosten einsparen und setzte daher die LM169 auch im LH0070-Gehäuse ein. Es war immernoch ein Keramikträger notwendig, darauf musste aber nur noch ein Die gebondet werden. Abgesehen davon führt die Reduktion von Varianten und die Erhöhung einzelner Stückzahlen zu höheren Erträgen.

Das Datenblatt der LM169 erklärt, warum sich ein RC-Glied im Package befindet. Dort steht, dass am Ausgang ein 100nF-Kondensator in Serie mit einem 10Ω-Widerstand anzuschließen ist, damit die Referenzspannungsquelle in allen Betriebsbereichen stabil bleibt. Die Werte wurden für die LH0070 etwas angepasst, vermutlich um sie auf dem Keramikträger einfacher darstellen zu können.

 

LM169A Schaltplan

Im Datenblatt der LM169 ist ein Blockschaltbild abgebildet, das zeigt wie die Referenzspannungsquelle aufgebaut ist. Sie basiert auf einer buried Zenerdiode, deren Ausgangsspannung von einem Operationsverstärker verstärkt und ausgegeben wird.

Direkt an der Zenerdiode befindet sich ein nicht näher beschriebener Schaltungsteil, der es ermöglicht den Temperaturkoeffizienten auf einen möglichst geringen Wert einzustellen. Beteiligt an dieser Justage sind die Kontakte 7 und 8.
Im Rückkopplungspfad des Operationsverstärker befindet sich ein weiterer, nicht detaillierter beschriebener Schaltungsteil, der es ermöglicht die Ausgangsspannung zu justieren. Beteiligt daran sind die Kontakte 1 und 3.

Die LM169 Referenzspannungsquelle führt alle acht Kontakte nach außen. Neben den Justagekontakten, die nicht beschaltet werden dürfen, dem Versorgungs-, dem Masse- und dem Ausgangspotential bietet die LM169 auch einen Pin, der mit "TRIM AND FILTER" beschrieben ist. Dieser Pin ermöglicht es die Ausgangsspannung extern zu justieren und über eine Kapazität noch weiter zu stabilisieren.

 

LM169A Die

MIt dem Wissen, dass es sich bei dem Die um die LM169-Referenzspannungsquelle handelt lassen sich die Bondpads zuordnen.

Sowohl das Massepotential, als auch das Referenzpotential wird über jeweils zwei Bondpads kontaktiert. Beide sind über einen breiten Widerstandsstreifen miteinander verbunden. Es scheint, dass wie bei einigen anderen Referenzspanungsquellen auch hier Vorbereitungen für eine Vierleiter-Kontaktierung geschaffen wurden.
Das Potential "Trim and Filter" ist nicht kontaktiert.

 

LM169A Die buried zener

Im unteren Bereich des Dies befindet sich die buried Zenerdiode, die eine ähnliche Erscheinung besitzt wie die buried Zenerdioden in vielen anderen Referenzspannungsquellen.

 

LM169A Die buried zener

Das Die enthält viele verschiedene Transistorformen, die wahrscheinlich für den jeweiligen Einsatzort die optimalen Eigenschaften bieten.

Manche Widerstände wurden während der Produktion mit einem Laser durchtrennt. Das Datenblatt gibt an, dass die Justage über eine vollständige Durchtrennung von Widerständen gewählt wurde, da ein teilweiser Zuschnitt von Widerstandsflächen später zu Elektromigrationseffekten und damit zu einem langfristigen Drift führen kann.

 

LM169A Die fuse

LM169A Die fuse

LM169A Die fuse

An den Testpads zum Abgleich des Temperaturdrifts und an den Testpads zum Abgleich der Ausgangsspannung befindet sich jeweils ein fusible Link. Über der Verengung in der Metalllage ist die Siliziumoxidschicht ausgespart, die den integrierten Schaltkreis schützt.

Die fusible Links überbrücken Widerstände, was nichts außergewöhnliches ist. Außergewöhnlich sind allerdings die Strukturen, die sich in direkter Nähe der fusible Links befinden. Jede Struktur besteht anscheinend aus zwei dotierten Bereichen, die irgendwie miteinander verbunden sind. An der Verbindungsstelle befindet sich ein Quadrat der Metalllage, das es unmöglich macht Details zu erkennen. Die beiden dotierten Bereiche befinden sich innerhalb eines anders dotierten Bereichs, der über einen Widerstand an ein ähnliches Potential angebunden ist. Die Funktion dieser speziellen Elemente ist unerklärlich.

 

LM169A Die fuse

An der oberen Kante des Dies befinden sich zwei Pads. Vermutlich dient bei der LM169 nur eines dieser Pads dem externen Abgleich und der Stabilisierung der Referenzspannung. Es ist unwahrscheinlich, dass dafür zwei Bondpads vorgehalten wurden. Welchen Sinn das zweite Pad hat lässt sich nicht abschließend klären.

 

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