Ovenized uA723

Ik was aan het kijken naar een stabiele referentiespanning voor een 3,5- of 4,5-digit voltmeter.
Nou heb ik nog vele uA723 in TO-100 behuizing liggen, dus waarom die niet gebruiken. De absolute spanning is niet van belang, maar de stabiliteit en weinig temperatuurdrift juist wel.

Ik kwam onderstaande schakeling tegen die Post Electronics eind jaren '70 toepaste in hun DMM02 bouwpakket.

Dit stond er in de beschrijving over:
Er is een stabiele referentiespanning nodig, hierin wordt voorzien door een uA723 die een temperatuurgecompenseerde referentiezener bevat.
Om de stabiliteit nog verder te verhogen is het IC als 'oven' met constante temperatuur geschakeld.

Nooit eerder gezien en ik vind die truc ook nergens anders terug.
Hamvraag is of dit zinvol is. Ik zie het een beetje als oneigenlijk gebruik om een transistor inwendig wat op te stoken, die daar niet voor bedoelt is.
Het doet denken aan de LM399 op deze manier.

Heeft dit voordeel ten opzichte van de klassieke toepassing?

Edit: Ik weet dat het verstandig is om die dingen minimaal 1000 uur te laten verouderen voordat ze niet veel meer verlopen in een normale toepassing en snap dat deze truc dat niet vervangt.

Van de 723 alleen de Vref uitgang gebruiken (de 723 normaal voeden en de overige pinnen netjes buiten gebruik stellen) en om het geheel goed te isoleren om temp. drift te onderdrukken het geheel in dik piepschuim inbouwen lijkt me zinvoller dan de 723 heet stoken... ;)

Leuk (en goed) idee!

Door de temperatuur van de ingebouwde referentiezener op een constantere temperatuur te houden heb je minder last van z'n tempco. Daarvoor is net boven de hoogst te verwachten omgevingstemperatuur al goed. (Je kunt wel verwarmen, maar niet koelen :-))

Dat hoeft dus niet extreem warm te zijn, 40...50°C is al mooi.
Daar is niet veel vermogen voor nodig. Die 340mW in het schema kan prima kloppen. Vergelijk dat met het verbruik van de rest van je schakeling, en ik denk niet dat je je daar zorgen over hoeft te maken.

De 723 thermisch isoleren zorgt er voor dat het energieverbruik geminimaliseerd wordt, en de bedrijfstemperatuur snel bereikt wordt.

Zonder in de 723 datasheet te duiken is de schakeling niet helemaal te doorgronden, maar ik neem aan dat de 1N4148 voor een primitieve temperatuurregeling gebruikt wordt. Dat is natuurlijk wel een voorwaarde...
Ook zou ik wel willen uitzoeken wat de invloed is van wat stroom trekken uit de Vref.

Kortom, een schakelingetje dat uitnodigt, en de moeite waard is, om beter naar te kijken :-)

groet, Gertjan.

Hi,

Wat betreft het opstoken van een transistor, die is daar wel voor bedoeld. ;)
De Darlington in de 723 is daar voor gemaakt.

Wat ik alleen vreemd vind is dat de opamp in de 723 niet gebruikt wordt, de inverterende ingang hangt los in de schakeling, klopt dit?
Waarschijnlijk wel en dan wordt alleen de npn transistor gebruikt die voor de stroombegrenzing bedoeld is gebruikt als versterkend element.

De BC547 injecteert dan een stroom die het geheel die de temperatuur bepaald waarbij de oven stabiel moet worden.
De 33Ω weerstand, ik weet even niet wat ik daar mee moet en dan doel ik op de warmte die daarin gedissipeerd gaat worden.
Is het de bedoeling dat deze warmte mee helpt de 723 te verwarmen, of moet deze weerstand uit de buurt blijven van het geheel voor de beste temperatuur stabiliteit.
De diode zal met liefst thermische lijm moeten worden verbonden met het huisje van de 723.

De REF uitgang heeft een elco nodig om de ruis een beetje de kop in te drukken.
Hou ook rekening met de relatief hoge Ri van deze uitgang (anders zou de elco niet zijn werk kunnen doen)

Leuk om mee te experimenteren, ik ken wel nog een andere manier om een 723 te kachelen, maar deze manier is nieuw voor mij. :-)

Groet,
Bram

Ik kwam laatst dit tegen: https://electronicprojectsforfun.wordpress.com/silly-circuits/silly-ci…
Hier staat ook nog wel wat info over deze toepassing.

Dan wordt een losse temp. compensated Vref al snel goedkoper en makkelijker in gebruik...

Ik heb deze: https://nl.aliexpress.com/item/1005006238303665.html
Kun je niet tegenop knutselen qua prijs... (alleen de exotische 15v batterij is lastig, dus ik gebruik een adapter)

Even een plaatje uit de datasheet wat kan helpen.

Door de temperatuur van de ingebouwde referentiezener op een constantere temperatuur te houden heb je minder last van z'n tempco. Daarvoor is net boven de hoogst te verwachten omgevingstemperatuur al goed. (Je kunt wel verwarmen, maar niet koelen :-))

Ik snap de opzet wel, maar je hebt al een temperatuurgecompenseerde zener. Dus de Vref zou eigenlijk al niet meer moeten variëren met een temperatuurverandering. Dat de praktijk wat moeilijker ligt is evident, maar verbeterd het effect door een ovenfunctie toe te voegen?

Wat betreft het opstoken van een transistor, die is daar wel voor bedoeld. ;)
De Darlington in de 723 is daar voor gemaakt.

Als die transistor er voor bedoelt was had ik verwacht dat hij meer op die manier zou zijn ingezet.

Wat ik alleen vreemd vind is dat de opamp in de 723 niet gebruikt wordt, de inverterende ingang hangt los in de schakeling, klopt dit?
Waarschijnlijk wel en dan wordt alleen de npn transistor gebruikt die voor de stroombegrenzing bedoeld is gebruikt als versterkend element.

Pin 4 zweeft inderdaad.

De BC547 injecteert dan een stroom die het geheel die de temperatuur bepaald waarbij de oven stabiel moet worden.
De 33Ω weerstand, ik weet even niet wat ik daar mee moet en dan doel ik op de warmte die daarin gedissipeerd gaat worden.
Is het de bedoeling dat deze warmte mee helpt de 723 te verwarmen, of moet deze weerstand uit de buurt blijven van het geheel voor de beste temperatuur stabiliteit.
De diode zal met liefst thermische lijm moeten worden verbonden met het huisje van de 723.

De 33Ω weerstand zie ik puur als stroombegrenzer en om een afregelpunt te creëren. Met de potmeter regel je de spanning op 0,75V af. Het vermogen dat de weerstand verstookt is ongeveer 17mW. Het opwarmen van de 723 wordt alleen gedaan door de interne transistor.
De diode is ook niet thermisch gekoppeld, en zit gewoon op de print naast het DIL14 IC.
Maar ik begrijp dus dat die diode voor temperatuurcompensatie moet zorgen...

De REF uitgang heeft een elco nodig om de ruis een beetje de kop in te drukken.
Hou ook rekening met de relatief hoge Ri van deze uitgang (anders zou de elco niet zijn werk kunnen doen)

Er zit standaard geen elco in de schakeling, maar die is eenvoudig toe te voegen. Echt hoogohmig is de uitgang niet meer door het gebruik van de spanningsdeler voor de ovenregeling.

Ik kwam laatst dit tegen: https://electronicprojectsforfun.wordpress.com/silly-circuits/silly-ci…
Hier staat ook nog wel wat info over deze toepassing.

Dat is een leuk verhaal, ga ik lezen! Misschien wordt mijn vraag wat het nou onder de streep oplevert ook wel beantwoord.
Mooiste is natuurlijk zelf gaan meten, maar ik heb daar de middelen niet voor. Spanning nauwkeurig meten zou nog gaan, maar spelen met de temperatuur en dat loggen wordt als een uitdaging.

Op vrijdag 16 februari 2024 14:02:20 schreef Arco:
Ik heb deze: https://nl.aliexpress.com/item/1005006238303665.html
Kun je niet tegenop knutselen qua prijs... (alleen de exotische 15v batterij is lastig, dus ik gebruik een adapter)

Een stapeltje van 5x CR2032 ?

Ik snap de opzet wel, maar je hebt al een temperatuurgecompenseerde zener. Dus de Vref zou eigenlijk al niet meer moeten variëren met een temperatuurverandering.

Voor zover ik weet is de 723 een erg oude ontwerp en hoe goed ze het toen ook konden maken zal er best nog wel relatief veel drift zijn. Technieken en low drift spanningsreferenties zijn in de loop der tijd steeds beter geworden zou ik denken.

Maar ook wat ik van topics van blackdog nog zie is dat moderne spanningsreferenties nog steeds een soort van oven gebruiken om de referentie zener nog stabieler te maken. Want hoe weinig drift ze ook mogen hebben het is nog steeds aanwezig.

[Bericht gewijzigd door benleentje op (23%)]

Hier het Elektuur artikel waar naar gerefereerd wordt in het artikel dat Jeroen postte:

Kan goed zijn dat de ontwerper van de DMM02 dit artikel als inspiratie gebruikt heeft.
Was in dezelfde periode.

Elektuur stookt dat ding trouwens best wel hoog op, ik heb geen idee hoe warm hij werd in de DMM02. Ding al begin jaren '80 verkocht om een DMM04 te bouwen.

Zijn er voor- of nadelen aan de manier waarop Elektuur en Post Electronics de regeling inzette, want die verschillen iets van elkaar?

Elektuur stookt dat ding trouwens best wel hoog op,

Ik ken de exacte temperatuur coëfficiënt curve van de interne zenerdiode van 723 niet. Het kan zijn dat het bij die temperatuur net even iets vlakker is. OF omdat de temperatuur regeling niet superstabiel is en bij een hogere temperatuur dat minder uitmaakt. Het kan van alles zijn.
Als je streeft naar naar erg stabiele spanningen dan word om het steeds beter te krijgen het al snel complex en zijn er heel veel zaken om rekening mee te houden. Of het ene dan beter is dan het andere hangt dan ook maar van je doel af weinig ruis of juist weinig drift om maar iets te noemen.

Ik neig er zelf meestal naar om zo een artikel maar nauwkeurig te volgen want ander moet je zelf gaan meten en dingen uitzoeken. Dat is meer Blackdog zijn ding maar ik wil lever gewoon snel resultaat. ;)

@Blackdog ik bedoel er verder helemaal niets mee iedereen zijn eigen werkwijze.

[Bericht gewijzigd door benleentje op (19%)]

Die elektuur schakeling vind ik een stuk eleganter:
- Voor de temperatuursensor wordt een tor gebruikt die op dezelfde die zit (Dus veel beter thermisch gekoppeld)
- De ingebouwde opamp wordt gebruikt voor de regeling.

Wel wordt de Vref uitgang ook hier flink belast....
Volgens de Fairchild datasheet zakt de Vref aardig in bij wat belasting (20mV bij 5mA). Dus mogelijk is het ook bedoelt als wat voorbelasting, om variatie door de aan te sluiten gebruiker te beperken.

groet, Gertjan.

Hi Gertjan,

Ik ben met je eens dat de Elektuur schakeling mooier ontworpen is.
Sterker nog, ik snap de keuzes van de andere partij niet goed.

Wat betreft de stroom uit de zener (Vref punt), die mag maximaal 15mA zijn en er loopt ≈2,2mA. Ik vind dat niet schokkend. :-)
En de spanning mag best wat inzakken, zolang de belasting maar statisch is.

Ik zal de Elektuur variant inzetten en ben benieuwd of het uiteindelijke vermogen dat weggestookt gaat worden overeenkomt met de PE variant.
Bij gebruik van rond de 12V is de senseweerstand ook 33Ω, dus kan de vergelijking makkelijk maken.

Groet, Rob

Hier staat er nog een:

https://electronicprojectsforfun.wordpress.com/silly-circuits/silly-ci…

Ha Rob040,

Dat die Vref wat inzakt is inderdaad niet erg, als de belasting statisch is.
Maar als ontwerper van een schakeling voor Elektuur heb je natuurlijk geen idee wat gebruikers er aan gaan hangen. Vandaar dat wat voorbelasting waarschijnlijk niet zo gek is.

Verder blijft een nadeel van een lagere uitgangimpedantie door die delers, zoals Blackdog ook al aangaf, dat de uitgang filteren lastiger wordt.
Waarschijnlijk is er een compromis gekozen: als je die delers hoogOhmiger zou maken veroorzaken ze zelf weer meer ruis....

Als je deze 723 Vref in een eigen schakeling toepast, dan zou je er voor kunnen kiezen om die 2 delers verderop in je schakeling te plaatsen, op een plek waar de Vref gebufferd is.
Zo blijft de Vref uitgang van de 723 dan hoogOhmig, en kun je daar prima een elco over hangen voor minder ruis.

.

Wat betreft:

miedema: Door de temperatuur van de ingebouwde referentiezener op een constantere temperatuur te houden heb je minder last van z'n tempco. Daarvoor is net boven de hoogst te verwachten omgevingstemperatuur al goed. (Je kunt wel verwarmen, maar niet koelen :-))

rob040: Ik snap de opzet wel, maar je hebt al een temperatuurgecompenseerde zener. Dus de Vref zou eigenlijk al niet meer moeten variëren met een temperatuurverandering. Dat de praktijk wat moeilijker ligt is evident, maar verbeterd het effect door een ovenfunctie toe te voegen?

Je kunt eigenlijk alleen de eerste orde van de tempco compenseren (het lineaire deel), en dat optimaal doen vereist wat tuning.

In dit geval zal dus die eerste orde grotendeels gecompenseerd zijn, maar niet perfect. Dat kan best een grote tempco verbetering opleveren, maar de resterende tempco is niet nul (en grilliger, vaak een U curve)....
De beste oplossing om geen last van die resterende tempco te hebben is domweg de temperatuur stabiel houden :-)

groet, Gertjan.