Richi´s Lab

Linear Technology
LT1009

LT1009 Package

Die LT1009 ist eine einfachere Referenzspannungsquelle von Linear Technology. Es handelt sich um einen Shunt-Regler, der 2,5V zwischen seinen Versorgungspins einstellt. Das Datenblatt gibt eine Grundgenauigkeit von +/-0,2% an. Interessant ist hierbei, dass für die SMD-Varianten (MSOP-8 und SO-8) die Grundgenauigkeit mit +/-0,4% etwas schlechter ist. Der Temperaturkoeffizient beträgt maximal 35ppm/°C, da es sich um eine Bandgap-Referenz handelt, die naturgemäß einen höheren Temperaturdrift aufweist. Als Langzeitstabilität gibt das Datenblatt 20ppm/kHr an.

 

LT1009 Aufbau

Das Gehäuse ist mit einem Durchmesser von 5mm und einer Höhe von 2,5mm relativ klein. Der Pin des Massepotentials ist direkt an das Gehäuse angebunden.

 

LT1009 Die

Das Die ist recht übersichtlich aufgebaut. Sieben Testpads an der linken Kante ermöglichen es sechs Fusible Links aufzutrennen. Für das Versorgungs- und das Massepotential existieren ebenfalls Testpads. Beim Massepotential wurden sogar zwei Pads integriert, von denen eines über einen Fusible Link abgetrennt werden kann. Da dieses Pad keine weitere Verbindung aufweist, ist fraglich warum es überhaupt integriert wurde.

 

LT1009 Die Detail

Das Design stammt aus dem Jahr 1985.

 

LT1009 Schaltplan

Das Datenblatt der LT1009 enthält einen auführlichen Schaltplan. Bei Bandgapreferenzen dient die Flusspannung einer Basis-Emitter-Strecke als grundlegende Referenz. Diese Spannung ist allerdings sowohl vom Stromfluss als auch von der Temperatur abhängig, was kompensiert werden muss. Eine gängige Schaltung ist die, die auch in der REF01 zum Einsatz kam. Der Referenzblock der LT1009 ist etwas anders aufgebaut, basiert aber auf den selben elektrische Grundlagen.

Der rote Schaltungsblock erzeugt die grundlegende Referenzspannung. Wählt man die Größen der Transistoren Q9 und Q10 unterschiedlich, so schneiden sich deren Kennlinien in einem Arbeitspunkt, der dann nur vom Verhältnis der Kollektorströme und der Temperatur abhängig ist. Die Kollektorströme lassen sich relativ einfach gleich einstellen, so bleibt letztlich noch ein negativer Temperaturkoeffizient als störender Einflussfaktor.
Üblicherweise sorgt ein passend ausgelegter, gemeinsamer Emitterwiderstand für den ausgleichenden positiven Temperaturkoeffizienten. Hier befindet sich im Emitterpfad ein Stromspiegel (gelb), der den Strom im Widerstandsteiler heruntergeteilt in den Referenzpfad einkoppelt. Mit dem 750Ω-Widerstand bietet dieser Stromspiegel ebefnalls einen positiven Temperaturkoeffizienten.

Zwischen den beiden 24kΩ-Widerständen wird die Referenzspannung differentiell abgegriffen und zum Endstufentransistor Q1 weitergeleitet (grün und rosa).
Grün dargestellt ist der Push-Pfad mit den Treibertransistoren Q7 und Q2. Der 30pF-Kondensator erzeugt einen Tiefpass, der verhindert, dass die Schaltung bei hohen Frequenzen zu schwingen beginnt. Das RC-Glied 20pF/10kΩ dient dem gleichen Zweck.
Der Pull-Pfad (rosa) setzt sich neben dem Transistor Q8 aus zwei Stromspiegeln zusammen (Q4/6 und Q3/Q5).

Die Transistoren Q7 und Q11 in der Zuleitung sind als Dioden verschaltet und besitzen vermutlich nur eine Schutzfunktion.
Die Bezeichnung Q7 wurde doppelt vergeben.

 

LT1009 Die

Der Schaltplan lässt sich gut auf das Die übertragen. Deutlich zu erkennen ist, dass der zweigeteilte Transistor Q9 zehnmal so groß ist wie der Transistor Q10. Das Größenverhältnis weicht damit vom Verhältnis in der REF01 ab. Es muss zur Auslegung der gesamten Schaltung passen. Die Platzierung des Transistors Q10 innerhalb des Transistors Q9 garantiert, dass beide Elemente sehr ähnliche Temperaturen aufweisen.

Die zwei 24kΩ-Kollektorwiderstände der Referenzspannungsquelle befinden sich im linken Bereich des Dies und nehmen auf Grund ihrer Länge sehr viel Fläche ein. Durch die Überlagerung einer inversen Dotierung hätte man den gleichen Widerstand auf einer sehr viel kleineren Fläche darstellen können, vermutlich ist der Widerstandswert aber so stabiler und vor allem genauer produzierbar.
Jeder Kollektorwiderstand lässt sich über drei Fusible Links justieren. Darüber kann nach der Produktion die Ausgangsspannung einstellt werden.

Rechts neben den Kollektorwiderständen befinden sich die Widerstände des Spannungsteilers und darauf folgend der 30kΩ-Widerstand, über den sich die Referenzspannung noch von außen minimal anpassen lässt.
Es zeigt sich, dass die einzelnen Elemente der 6,6kΩ-Widerstände zu einem großen Teil überbrückt sind. Wahrscheinlich kann über eine Anpassung der Metalllage an dieser Stelle relativ einfach ein anderer Ausgangsspannungswert eingestellt werden.

An der rechten Kante des Dies ist der Endstufentransistor integriert.

 

LT1009 Die Detail

Der 500Ω-Widerstand besteht aus drei parallel geschaltenen Widerstandstreifen. Parallel zu einem dieser Streifen befindet sich ein weiterer Widerstand, der einen Teil eines der drei Widerstandstreifen überbrückt. Innerhalb des zusätzlichen Widerstands befindet sich ein Querstreifen, der vermutlich eine inverse Dotierung enthält und so den Widerstandswert stark erhöht. Der höhere Widerstandswert ermöglicht vermutlich über die Platzierung des Verbindungspunkts eine feinere Einstellung des Gesamtwiderstands.

 

LT1009 Die Detail

Auf dem Die befindet sich eine Struktur, die an ein F erinnert und im Schaltplan nicht aufgeführt ist. Oben ist das Element mit "C?" gekennzeichnet. Vermutlich handelt es sich um eine minimal Kapazität gegen das Massepotential. Die Verortung zwischen den Transistoren Q8 und Q9 würde zu einer Stabilisierung der Referenzspannung führen, was logisch erscheint.

 

LT1009 Die Detail

In der oberen rechten Ecke des Dies befinden sich einige Elemente, die im Schaltplan nicht erscheinen und auch nicht in die Schaltung eingebunden sind. Gleichzeitig führen mehrere Leitungen in die Nähe der Elemente. Entweder wurden hier Schaltungsteile vorgehalten, die dann doch nicht notwendig waren oder es kann damit eine zusätzliche Funktion aktiviert werden. Das wäre auch eine Erklärung warum am Massepotential zwei Testpads integriert wurden.

 

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