Die REF3033 ist eine Referenzspannungsquelle von Texas Instruments, die eine Spannung von 3,3V liefert. Andere Varianten erzeugen die gängigen Spannungsniveaus 1,25V 2,5V und 3,0V (REF3012, REF3025 und REF3030). Zusätzlich sind die Spannungen 2,048V und 4,096V verfügbar, deren Werte an ganzzahlige binäre Teilerfaktoren angepasst sind (REF3020 und REF3040).
Die initiale Genauigkeit der Referenzspannung gibt das Datenblatt mit +/-0,2% an. Zwischen 0°C und 70°C beträgt der Temperaturdrift maximal 50ppm/°C. Zwischen 0,1Hz und 10Hz muss man mit einem Rauschspannung von bis zu 45µVpp rechnen. Der Alterungsdrift ist mit 24ppm für die ersten 1000 Stunden und 15ppm für die zweiten 1000 Stunden angegeben.
Die Stromaufnahme beträgt typischerweise nur 42µA. Der Baustein kann bis zu 25mA liefern. Die Eingangsspannung muss in diesem Arbeitspunkt nur 300mV höher sein. Ohne Last ist als typischer Wert sogar nur 1mV spezifiziert.
Laut Datenblatt basiert die REF3033 auf einem CMOS-Prozess. Der obige Schaltplanausschnitt stammt aus dem Datenblatt und zeigt, dass die Ausgangsspannung auf einer Bandgap-Referenz basiert, wie sie zum Beispiel im Rahmen der AD1403 genauer beschrieben wird.
Etwas bekannter sind Bandgap-Referenzen mit NPN-Transistoren, deren Emitter über ihre Emitterwiderstände mit dem Bezugspotential verbunden sind. In einem CMOS-Prozess verwendet man dagegen üblicherweise PNP-Transistoren, in der hier abgebildeten Konfiguration. Die Funktionsweise ist sehr ähnlich. Die Spannung mit dem notwendigen positiven Temperaturkoeffizienten fällt hier am Widerstand R1 ab.
Auf dem Die befindet sich eine Schutzschicht mit einigen Aussparungen. Höchstwahrscheinlich handelt es sich um eine Polyimidschicht.
Die Abmessungen des Dies betragen 1,4mm x 0,7mm.
In der rechten oberen Ecke befindet sich ein sehr breites Bondpad. Die abgeschrägten Ecken sind ein Hinweis darauf, dass es sich hier um den Pin 1 handelt, über den der Baustein versorgt wird. Dazu passt die massive Anbindung an die breiten parallel verlaufenden Versorgungsleitungen. In der linken unteren Ecke nimmt ein weiteres breites Bondpad das Massepotential entgegen. Bei den breiten Bondpads scheint sich um einen Vorhalt zu handeln, um das Versorgungs- und das Bezugspotential mit zwei Bonddrähten anzubinden zu können.
In der linken oberen Ecke befindet sich der Ausgang und ein weiteres Bondpad. Den Ausgang erkennt man durch seine massive Anbindung an eine größere Struktur. Beim oberen Bondpad handelt es sich mit Sicherheit um einen Sense-Eingang, der die Ausgangsspannung direkt am Pin zurückliest. Das nicht kontaktierte Bondpad in der rechten unteren Ecke wird höchstwahrscheinlich für einen Abgleich des Bausteins genutzt.
Das Design stammt offensichtlich aus dem Jahr 2001. Die erste Revision des Datenblatts geht auf das Jahr 2002 zurück.
An der linken Kante sind die Zeichenfolgen ICC02978 und ICC02974 abgebildet. Den Farben nach zu urteilen, werden die Zeichen von der Maske der Metalllage und der Maske für die Bondpads abgebildet. Warum es sich um zwei unterschiedliche Zeichenfolgen handelt, bleibt offen.
Etwas weiter mittig sind die Revisionen von sechs Masken zu erkennen. Die Zeichen OP3 lassen sich nicht mit letzter Sicherheit zuordnen. Es ist gut möglich, dass hier Varianten der Metalllage dargestellt werden, die die verschiedenen Ausgangsspannungen darstellen.
Neben dem Texas Instruments Logo finden sich acht elektrisch isolierte Quadrate, die zum Teil mit einem Laser durchtrennt wurden. Diese Quadrate, denen Buchstaben zugeordnet sind, kennt man von Burr-Brown (siehe zum Beispiel den OPA627).
Im rechten Bereich an der unteren Kante befinden sich zwei helle Streifen, die vermutlich zur Ausrichtung des Lasers genutzt werden. Links daneben sind zehn Widerstandsstreifen integriert. Man kann zwar keine Spuren eines Abgleichs erkennen, die Aussparung im Polyimid zeigt aber, dass dieser Bereich für einen Abgleich herangezogen wird.
Im linken oberen Bereich des Dies sind zwei weitere Streifen mit abgleichbaren Widerständen integriert.
Die Strukturen sind sehr klein. Bei genauerer Betrachtung kann man aber erkennen, dass die großen lila Flächen aus sehr vielen Widerstandsstreifen bestehen, die seitlich sehr unterschiedlich kontaktiert werden. Die hellere Fläche im oberen Bereich könnte ein Kondensator sein.
Es spricht alles dafür, dass der rechte Bereich einen Großteil der grundlegenden Bandgap-Referenz enthält. Die regelmäßigen Strukturen in den zwei größeren Rechtecken könnten die Bipolartransistoren enthalten. Die zentrale Anordnung würde dafürsprechen. Der sehr komplexe Aufbau der Widerstände könnte dazu dienen parasitäre Effekte und Drifts auszugleichen. Über die abgleichbaren Widerstände an der unteren Kante wird dann die Stärke des positiven Temperaturkoeffizienten passend eingestellt.
Der linke Bereich des Dies enthält höchstwahrscheinlich den Differenzverstärker der Bandgap-Referenz und natürlich den Längsregler. Der verhältnismäßig große Ausgangstransistor ist deutlich zwischen den Bondpads zu erkennen.
Die abgleichbaren Widerstände an der oberen Kante dienen mit Sicherheit dazu die Ausgangsspannung zu justieren. Man kann davon ausgehen, dass die grobe Einstellung der Ausgangsspannung für die verschiedenen Varianten über unterschiedliche Strukturen in der Metalllage dargestellt wird. Die finale Justage erfolgt dann über den Laserabgleich.
