Intersil ISL71091SEH33 4.096v radiation hardened ultra low noise, Datasheet

DATASHEET
4.096V Radiation Hardened Ultra Low Noise, Precision
Voltage Reference
ISL71091SEH40
Features
The ISL71091SEH40 is an ultra low noise, high DC accuracy
precision voltage reference with a wide input voltage range
from 6.0V to 30V. It uses Intersil’s advanced bipolar technology
to achieve 6.2µVP-P 0.1Hz to 10Hz noise with an initial voltage
accuracy of 0.05%.
• Reference output voltage . . . . . . . . . . . . . . . .4.096V ±0.05%
The ISL71091SEH40 offers a 4.096V output voltage option
with 6ppm/°C temperature coefficient and also provides
excellent line and load regulation. The device is offered in an
8 Ld flatpack package.
• Supply current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300µA (Typ)
• Accuracy over temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±0.15%
• Accuracy over radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±0.25%
• Output voltage noise . . . . . .6.2µVP-P typical (0.1Hz to 10Hz)
• VOS temperature coefficient . . . . . . . . . . 6ppm/°C maximum
• Output current capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10mA /-5mA
• Line regulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5ppm/V maximum
The ISL71091SEH40 is ideal for high-end instrumentation,
data acquisition and processing applications requiring high DC
precision where low noise performance is critical.
• Load regulation (sourcing) . . . . . . . . . 20ppm/mA maximum
• Operating temperature range. . . . . . . . . . . .-55°C to +125°C
Applications
• Radiation environment
- High dose rate (50 to 300rad(Si)/s) . . . . . . . . . 100krad(Si)
- Low dose rate (0.01rad(Si)/s) . . . . . . . . . . . . . 100krad(Si)*
- SEL/SEB free (VCC = 36V) . . . . . . . . . . . . 86MeV•cm2/mg
• Precision voltage sources for data acquisition system for
space applications
• Strain and pressure gauge for space applications
*Product capability established by initial characterization. The
“EH” version is acceptance tested on a wafer-by-wafer basis to
50krad(Si) at low dose rate.
• Radiation hardened PWM requiring precision outputs
Related Literature
• Electrically screened to SMD 5962-14208
• AN1906, “ISL71091SEHxxEV1Z User’s Guide”
• AN1938, “Single Event Effects (SEE) Testing of the
ISL71091SEHxx Precision Voltage References Family”
• AN1939, “Total Dose Testing of the ISL71091SEHxx
Precision Voltage Reference”
ISL71091SEH40
2
VIN
0.1µF
3
1nF
4
DNC
DNC
VIN
DNC
COMP
VOUT
TRIM
GND
8
4.101
VREF
4.099
6
5
1µF
VDD
D12
VEE
VEE
D0
BIPOFF
NOTE: Select C to minimize
settling time.
4.097
4.096
4.095
4.092
1.1k
GND
4.091
-65
-45
-25
-5
15
35
55
75
95
115
135
TEMPERATURE (°C)
HS-565BRH
1
UNIT 1
4.093
FIGURE 1. ISL71091SEH40 TYPICAL APPLICATION DIAGRAM
March 17, 2016
FN8634.2
UNIT 5 UNIT 4
4.094
DACOUT
VDD
UNIT 3
4.098
C
REFIN
UNIT 2
4.100
7
VOUT (V)
1
FIGURE 2. VOUT vs TEMPERATURE
CAUTION: These devices are sensitive to electrostatic discharge; follow proper IC Handling Procedures.
1-888-INTERSIL or 1-888-468-3774 | Copyright Intersil Americas LLC 2014, 2016. All Rights Reserved
Intersil (and design) is a trademark owned by Intersil Corporation or one of its subsidiaries.
All other trademarks mentioned are the property of their respective owners.
ISL71091SEH40
Ordering Information
ORDERING NUMBER
(Notes 1, 2)
PART
NUMBER
VOUT
OPTION
(Note 3)
(V)
GRADE
(%)
TEMPCO
(ppm/°C)
TEMP RANGE
PACKAGE
(°C)
(RoHS Compliant)
5962R1420803VXC
ISL71091SEHVF40
4.096
0.05
6
-55 to +125 8 Ld Flatpack
5962R1420803V9A
ISL71091SEHVX40
4.096
0.05
6
-55 to +125 Die
ISL71091SEHF40/PROTO
ISL71091SEHF40/PROTO
4.096
0.05
6
-55 to +125 8 Ld Flatpack
ISL71091SEHF40SAMPLE
ISL71091SEHX40SAMPLE
4.096
0.05
6
-55 to +125 Die
ISL71091SEH40EV1Z
Evaluation Board
PKG.
DWG. #
K8.A
K8.A
NOTES:
1. These Intersil Pb-free Hermetic packaged products employ 100% Au plate - e4 termination finish, which is RoHS compliant and compatible with both
SnPb and Pb-free soldering operations.
2. Specifications for Rad Hard QML devices are controlled by the Defense Logistics Agency Land and Maritime (DLA). The SMD numbers listed in the
“Ordering Information” table must be used when ordering.
3. For alternate VOUT options, visit the ISL71090SEH and ISL71091SEH family pages.
TABLE 1. KEY DIFFERENCES BETWEEN FAMILY OF PARTS
VOUT
(V)
TEMPCO
(ppm/°C)
OUTPUT VOLTAGE NOISE
(µVP-P)
LOAD REGULATION
(ppm/mA)
ISL71091SEH20
2.048
6
3.8
40
ISL71091SEH33
3.3
6
5.2
25
ISL71091SEH40
4.096
6
6.2
20
ISL71091SEH10
10
6
14.8
15
PART
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2
FN8634.2
March 17, 2016
ISL71091SEH40
Pin Configuration
ISL71091SEH40
(8 LD FLATPACK)
TOP VIEW
DNC
1
8
DNC
VIN
2
7
DNC
COMP
3
6
VOUT
GND
4
5
TRIM
NOTE: The ESD triangular mark is indicative of pin #1. It is part of the device marking and is placed
on the lid in the quadrant where pin #1 is located.
Pin Descriptions
PIN NUMBER
PIN NAME
ESD CIRCUIT
1, 7, 8
DNC
3
Do not connect. Internally terminated.
2
VIN
1
Input voltage connection.
3
COMP
2
Compensation and noise reduction capacitor.
4
GND
1
Ground connection. Also connected to the lid.
5
TRIM
2
Voltage reference trim input.
6
VOUT
2
Voltage reference output.
VDD
CAPACITIVELY
TRIGGER CLAMP
DESCRIPTION
VDD
VDD
PIN
NC
GND
GND
ESD CIRCUIT 1
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3
ESD CIRCUIT 2
ESD CIRCUIT 3
FN8634.2
March 17, 2016
ISL71091SEH40
Functional Block Diagram
VIN
BIAS
REGULATOR
DNC
BAND
GAP
REFERENCE
DNC
3.7V
DNC
1.2V
Gm
VOUT
GND
COMP
TRIM
1.2V
FIGURE 3. FUNCTIONAL BLOCK DIAGRAM
Typical Trim Application Diagram
ISL71091SEH40
1
VIN
2
0.1µF
3
1nF
4
8
DNC
DNC
VIN
DNC
COMP
GND
VOUT
TRIM
7
VREF
6
5
10kΩ
1µF
1MΩ
FIGURE 4. TYPICAL TRIM APPLICATION DIAGRAM
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4
FN8634.2
March 17, 2016
ISL71091SEH40
Absolute Maximum Ratings
Thermal Information
Maximum Voltage
VIN to GND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.5V to +40V
VIN to GND at an LET = 86MeV•cm2/mg . . . . . . . . . . . . . . -0.5V to +36V
VOUT to GND (10s). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-0.5V to VOUT + 0.5V
Voltage on any Pin to Ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.5V to +VOUT + 0.5V
Voltage on DNC Pins. . . . . . . . . . . . . . . No connections permitted to these pins
ESD Ratings (MIL STD 883 Method)
Human Body Model (Tested per MIL-PRF-883 3015.7). . . . . . . . . . . 2kV
Machine Model (Tested per JESD22-A115-A) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200V
Charged Device Model (Tested per JESD22-C101D) . . . . . . . . . . . 750V
Thermal Resistance (Typical)
JA (°C/W) JC (°C/W)
8 Ld Flatpack Package (Notes 4, 5). . . . . .
135
11
Storage Temperature Range. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-65°C to +150°C
Maximum Junction Temperature (TJMAX) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .+150°C
Recommended Operating Conditions
Input Voltage Range. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +6.0V to +30V
Ambient Operating Temperature Range . . . . . . . . . . . . . -55°C to +125°C
CAUTION: Do not operate at or near the maximum ratings listed for extended periods of time. Exposure to such conditions may adversely impact product
reliability and result in failures not covered by warranty.
NOTES:
4. JA is measured with the component mounted on a high effective thermal conductivity test board in free air. See Tech Brief TB379 for details.
5. For JC, the “case temp” location is the center of the ceramic on the package underside.
Electrical Specifications for Flatpack
VIN = 8V, IOUT = 0mA, CL = 1µF and CCOMP = 0.001µF unless otherwise specified. Boldface
limits apply after radiation at +25°C and across the operating temperature range, -55°C to +125°C without radiation, unless otherwise specified.
PARAMETER
DESCRIPTION
VOUT
Output Voltage
VOA
VOUT Accuracy at TA = +25°C
TC VOUT
TEST CONDITIONS
MIN
(Note 6)
TYP
MAX
(Note 6)
4.096
UNIT
V
VOUT = 4.096V (Note 9)
-0.05
+0.05
%
VOUT Accuracy at TA = -55°C to +125°C VOUT = 4.096V (Note 9)
-0.15
+0.15
%
VOUT Accuracy at TA = +25°C, Post
Radiation
-0.25
+0.25
%
6
ppm/°C
30.0
V
0.3
0.5
mA
VOUT = 4.096V (Note 9)
Output Voltage Temperature
Coefficient (Note 7)
VIN
Input Voltage Range
IIN
Supply Current
VOUT /VIN
Line Regulation
VIN = 6.0V to 30V, VOUT = 4.096V
0.3
5.0
ppm/V
VOUT /IOUT
Load Regulation
Sourcing: 0mA ≤ IOUT ≤ 10mA
11
20
ppm/mA
Sinking: -5mA ≤ IOUT ≤ 0mA
25
50
ppm/mA
Dropout Voltage (Note 8)
IOUT = 10mA
1.1
1.6
V
ISC+
Short-Circuit Current
TA = +25°C, VOUT tied to GND
55
mA
ISC-
Short-Circuit Current
TA = +25°C, VOUT tied to VIN
-61
mA
tR
Turn-On Settling Time
90% of final value, CL = 1.0µF,
CC = 1000pF
336
µs
PSRR
Ripple Rejection
f = 120Hz
82
dB
eNVP-P
Output Voltage Noise
0.1Hz ≤ f ≤10Hz, VOUT = 4.096V
6.2
µVP-P
eNVRMS
Broadband Voltage Noise
10Hz ≤ f ≤1kHz, VOUT = 4.096V
6.6
µVRMS
Noise Density
f = 1kHz, VOUT = 4.096V
188
nV/√Hz
Long Term Stability
TA = +25°C, 1000 hours
20
ppm
VD
eN
VOUT/t
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5
VOUT = 4.096V
6.0
FN8634.2
March 17, 2016
ISL71091SEH40
Electrical Specifications for Die
VIN = 8V, IOUT = 0, CL = 1µF and CCOMP = 0.001µF unless otherwise specified. Boldface limits apply
after radiation at +25°C and across the operating temperature range, -55°C to +125°C without radiation, unless otherwise specified. Specifications
over temperature are guaranteed but not production tested on die.
PARAMETER
DESCRIPTION
VOUT
Output Voltage
VOA
VOUT Accuracy at TA = +25°C
TC VOUT
CONDITIONS
MIN
(Note 6)
TYP
MAX
(Note 6)
4.096
UNITS
V
VOUT = 4.096V (Note 10)
-0.05
+0.05
%
VOUT Accuracy at TA = -55°C to +125°C VOUT = 4.096V (Note 10)
-0.15
+0.15
%
VOUT Accuracy at TA = +25°C, Post
Radiation
-0.25
+0.25
%
6
ppm/°C
30.0
V
0.3
0.5
mA
VOUT = 4.096V (Note 10)
Output Voltage Temperature
Coefficient (Note 7)
VIN
Input Voltage Range
IIN
Supply Current
VOUT /VIN
Line Regulation
VIN = 6.0V to 30V
0.3
5.0
ppm/V
VOUT/IOUT
Load Regulation
Sourcing: 0mA ≤ IOUT ≤ 10mA
11
20
ppm/mA
Sinking: -5mA ≤ IOUT ≤ 0mA
25
50
ppm/mA
IOUT = 10mA
1.1
1.6
V
VD
Dropout Voltage (Note 8)
VOUT = 4.096V
6.0
NOTES:
6. Compliance to datasheet limits is assured by one or more methods: production test, characterization and/or design.
7. Across the specified temperature range. Temperature coefficient is measured by the box method whereby the change in VOUT is divided by the
temperature range; in this case, -55°C to +125°C = +180°C.
8. Dropout Voltage is the minimum VIN - VOUT differential voltage measured at the point where VOUT drops 1mV from VIN = nominal at TA = +25°C.
9. Post-reflow drift for the ISL71091SEH40 devices can exceed 100µV based on experimental results with devices on FR4 double-sided boards. The
engineer must take this into account when considering the reference voltage after assembly.
10. The VOUT accuracy is based on die mount with Silver Glass die attach material such as “QMI 2569” or equivalent in a package with an Alumina
ceramic substrate.
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6
FN8634.2
March 17, 2016
ISL71091SEH40
Total Dose Radiation Characteristics
This data is typical mean test data post total dose radiation exposure
at both low dose rate (LDR) of <10mrad(Si)/s to 50krads and at a high dose rate (HDR) of 50 to 300rad(Si)/s to 150krads. This data is intended to show
typical parameter shifts due to radiation. These are not limits nor are they guaranteed. LDR data to 150krads will be added when available. VIN = 8.0V,
TA = +25°C, IOUT = 0, CIN = 0.1µF, CL = 1µF and CCOMP = 1nF unless otherwise specified.
4.110
0.55
SPEC LIMIT
0.50
4.105
LDR GND
HDR GND
4.095
4.090
LDR BIAS
4.085
4.080
0
0.40 LDR BIAS
HDR BIAS
IIN (mA)
VOUT (V)
4.100
SPEC LIMIT
0.45
0.30
0.25
LDR GND
HDR BIAS
100
0.15
ANNEAL
150
0
50
100
FIGURE 5. VOUT ACCURACY SHIFT
FIGURE 6. SUPPLY CURRENT SHIFT
25
SPEC LIMIT
4
LDR BIAS
2
HDR BIAS
0
HDR GND
-2
LDR GND
-4
SPEC LIMIT
0
50
100
150
LOAD REGULATION (ppm/mA)
LINE REGULATION (ppm/V)
6
20
5
HDR BIAS
0
LDR BIAS
HDR GND
-5
-10
-15
SPEC LIMIT
-20
0
50
100
1.8
LDR GND
HDR BIAS
1.4
DROPOUT (V)
20
LDR BIAS
SPEC LIMIT
1.6
SPEC LIMIT
0
ANNEAL
FIGURE 8. LOAD REGULATION (SOURCING) SHIFT
60
40
150
TOTAL DOSE (krad (Si))
FIGURE 7. LINE REGULATION SHIFT
LOAD REGULATION (ppm/mA)
SPEC LIMIT
10
-25
ANNEAL
LDR GND
15
TOTAL DOSE (krad (Si))
HDR GND
-20
LDR GND
LDR BIAS
1.2
1.0
0.8
HDR GND
HDR BIAS
0.6
0.4
-40
-60
ANNEAL
150
TOTAL DOSE (krad (Si))
TOTAL DOSE (krad (Si))
-6
SPEC LIMIT
0.20
SPEC LIMIT
50
HDR GND
0.35
0.2
SPEC LIMIT
0
50
100
150
TOTAL DOSE (krad (Si))
FIGURE 9. LOAD REGULATION (SINKING) SHIFT
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7
ANNEAL
0
0
50
100
150
ANNEAL
TOTAL DOSE (krad (Si))
FIGURE 10. DROPOUT SHIFT
FN8634.2
March 17, 2016
ISL71091SEH40
Typical Performance Curves
specified.
VIN = 8.0V, TA = +25°C, IOUT = 0, CIN = 0.1µF, CL = 1µF and CCOMP = 1nF, unless otherwise
4.099
20
-55°C
+25°C
10
+125°C
VOUT (ppm)
+25°C
VOUT (V)
15
-55°C
4.098
4.097
4.096
5
0
-5
+125°C
-10
4.095
-15
4.094
6
10
14
18
VIN (V)
22
26
-20
30
FIGURE 11. LINE REGULATION vs VOUT (V) OVER TEMPERATURE
14
18
VIN (V)
22
26
30
300
LOAD REGULATION (ppm)
-55°C
4.098
+25°C
VOUT (V)
10
FIGURE 12. LINE REGULATION vs VOUT (PPM) OVER TEMPERATURE
4.099
4.097
4.096
+125°C
4.095
4.094
-5.0
-2.5
0
2.5
5.0
ILOAD (mA)
SINKING
7.5
200
-55°C
+125°C
100
+25°C
0
-100
-200
-300
-5.0
10
-2.5
0
2.5
5.0
7.5
ILOAD (mA)
SINKING
SOURCING
FIGURE 13. LOAD REGULATION vs VOUT (V) OVER TEMPERATURE
10
SOURCING
FIGURE 14. LOAD REGULATION vs VOUT (PPM) OVER TEMPERATURE
4.101
1.4
-55°C
1.2
+25°C
UNIT 2
4.100
4.099
1.0
UNIT 3
UNIT 5 UNIT 4
4.098
VOUT (V)
DROPOUT (V)
6
0.8
0.6
+125°C
0.4
UNIT 1
4.097
4.096
4.095
4.094
4.093
0.2
4.092
0
0
2
4
6
8
10
ILOAD (mA)
FIGURE 15. DROPOUT VOLTAGE vs OUTPUT CURRENT
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8
12
4.091
-65
-45
-25
-5
15
35
55
75
95
115
135
TEMPERATURE (°C)
FIGURE 16. VOUT vs TEMPERATURE
FN8634.2
March 17, 2016
ISL71091SEH40
Typical Performance Curves
specified. (Continued)
VIN = 8.0V, TA = +25°C, IOUT = 0, CIN = 0.1µF, CL = 1µF and CCOMP = 1nF, unless otherwise
10
0.6
+25°C
6
AMPLITUDE (mV)
-55°C
0.4
IIN (mA)
8
+125°C
0.5
0.3
0.2
4
2
VOUT
0
-2
-4
-6
0.1
-8
0
6
10
14
18
22
26
-10
30
0
0.25
0.50
0.75
VIN (V)
80
7
60
6
40
5
20
VOUT
0
-20
0
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
VOUT
2
-60
0.25
-1
0.0
2.00
0.1
0.2
0.3
0.4
FIGURE 19. LOAD TRANSIENT (IL = 1mA)
VOLTAGE NOISE (nV/√Hz)
PSRR (dB)
0.7
0.8
0.9
1.0
10k
CL = 1µF
CIN = 0
CCOMP = 1nF
VOUT = 1VP-P
-60
-80
-100
-120
10
0.6
FIGURE 20. TURN-ON TIME
0
-40
0.5
TIME (ms)
TIME (ms)
-20
2.00
3
1
0
1.75
VIN
4
-40
-80
1.50
FIGURE 18. LINE TRANSIENT (VIN = 500mV)
AMPLITUDE (V)
AMPLITUDE (mV)
FIGURE 17. IIN vs VIN OVER TEMPERATURE
1.00 1.25
TIME (ms)
100
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
FIGURE 21. RIPPLE REJECTION vs FREQUENCY
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9
10M
1k
100
10
0
1.0
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
FIGURE 22. NOISE VOLTAGE DENSITY vs FREQUENCY
FN8634.2
March 17, 2016
ISL71091SEH40
Typical Performance Curves
specified. (Continued)
VIN = 8.0V, TA = +25°C, IOUT = 0, CIN = 0.1µF, CL = 1µF and CCOMP = 1nF, unless otherwise
OUTPUT NOISE VOLTAGE (µVP-P)
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
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TIME (s)
FIGURE 23. VOUT vs NOISE, 0.1Hz TO 10Hz
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FN8634.2
March 17, 2016
ISL71091SEH40
Device Operation
Bandgap Precision References
The ISL71091SEH40 uses a bandgap architecture and special
trimming circuitry to produce a temperature compensated,
precision voltage reference with high input voltage capability and
moderate output current drive.
Applications Information
Board Mounting Considerations
For applications requiring the highest accuracy, board mounting
location should be reviewed. The device uses a ceramic flatpack
package. Generally, mild stresses to the die when the Printed
Circuit (PC) board is heated and cooled, can slightly change the
shape. Because of these die stresses, placing the device in areas
subject to slight twisting can cause degradation of reference
voltage accuracy. It is normally best to place the device near the
edge of a board, or on the shortest side, because the axis of
bending is most limited in that location. Mounting the device in a
cutout also minimizes flex. Obviously, mounting the device on
flexprint or extremely thin PC material will likewise cause loss of
reference accuracy.
Board Assembly Considerations
Some PC board assembly precautions are necessary. Normal
output voltage shifts of 100µV to 500µV can be expected with
Pb-free reflow profiles or wave solder on multilayer FR4 PC
boards. Precautions should be taken to avoid excessive heat or
extended exposure to high reflow or wave solder temperatures.
Noise Performance and Reduction
The output noise voltage in a 0.1Hz to 10Hz bandwidth is typically
6.2µVP-P (VOUT = 4.096V). The noise measurement is made with a
bandpass filter. The filter is made of a 1-pole high-pass filter, with a
corner frequency at 0.1Hz, and a 2-pole low-pass filter, with a
corner frequency (3dB) at 9.9Hz, to create a filter with a 9.9Hz
bandwidth. Noise in the 10Hz to 1kHz bandwidth is approximately
6.6µVRMS (VOUT = 4.096V), with 0.1µF capacitance on the output.
This noise measurement is made with a 2 decade bandpass filter.
The filter is made of a 1-pole high-pass filter with a corner
frequency at 10Hz of the center frequency, and 1-pole low-pass
filter with a corner frequency at 1kHz. Load capacitance up to
10µF can be added but will result in only marginal improvements
in output noise and transient response.
Turn-On Time
Normal turn-on time is typically 336µs, as shown in Figure 20 on
page 9. The circuit designer must take this into account when
looking at power-up delays or sequencing.
Temperature Coefficient
The limits stated for temperature coefficient (Tempco) are governed
by the method of measurement. The overwhelming standard for
specifying the temperature drift of a reference is to measure the
reference voltage at two temperatures. Take the total variation,
(VHIGH – VLOW), and divide by the temperature extremes of
measurement (THIGH – TLOW). The result is divided by the nominal
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reference voltage (at T = +25°C) and multiplied by 106 to yield
ppm/°C. This is the “Box” method for specifying temperature
coefficient.
Output Voltage Adjustment
The output voltage can be adjusted above and below the
factory-calibrated value via the trim terminal. The trim terminal is
the negative feedback divider point of the output op amp. The
voltage at the trim pin is set at approximately 1.216V by the
internal bandgap and amplifier circuitry of the voltage reference.
The suggested method to adjust the output is to connect a very
high value external resistor directly to the trim terminal and
connect the other end to the wiper of a potentiometer that has a
much lower total resistance and whose outer terminals connect
to VOUT and ground. It is important to minimize the capacitance
on the trim terminal to preserve output amplifier stability. It is
also best to connect the series resistor directly to the trim
terminal, to minimize that capacitance and also to minimize
noise injection. Small trim adjustments, such as ±0.25%, will not
disturb the factory-set temperature coefficient of the reference,
but trimming by large amounts can.
Output Stage
The output stage of the device has a push-pull configuration with
a high side PNP and a low side NPN. This helps the device to act
as a source and sink. The device can source 10mA and sink
5mA.
Use of COMP Capacitor
The reference can be compensated for the COUT capacitors used
by adding a capacitor from the COMP pin to GND. See Table 2 for
recommended values of the COMP capacitor.
TABLE 2.
COUT
(µF)
CCOMP
(nF)
0.1
1
1
1
10
10
Data from SEE testing suggests the best option to use is 1µF for
COUT and 1nF for CCOMP. Refer to the SEE report (AN1938) for
more details.
DNC Pins
These pins are for trimming purpose and for factory use only. Do
not connect these to the circuit in any way. It will adversely effect
the performance of the reference.
Simulation Model
A SPICE simulation model is available under the Documents tab
of the ISL71091SEH40 landing page on the Intersil website.
Figures 24 through 29 show a comparison of the characterized
part performance and the simulated part performance.
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March 17, 2016
ISL71091SEH40
4.101
4.101
4.100
4.100
4.099
4.099
4.098
4.098
4.097
4.097
VOUT (V)
VOUT (V)
Characterization vs Simulation Results
4.096
4.095
4.094
4.093
4.092
4.092
-25
-5
15
35
55
75
TEMPERATURE (°C)
95
115
4.091
-65
135
10
4.104
8
4.102
6
4.100
4
AMPLITUDE (mV)
VOUT (V)
-25
-5
15
35
55
75
95
115
135
FIGURE 25. CHARACTERIZED VOUT vs TEMPERATURE
4.106
4.098
4.096
4.094
4.092
2
VOUT
0
-2
-4
-6
4.090
4.088
-8
4.086
0
-10
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
TIME (ms)
1.50
1.75 2.00
FIGURE 26. SIMULATED LINE TRANSIENT (VIN = 500mV)
0
0.25
0.5.0
0.75
1.00 1.25
TIME (ms)
1.50
1.75
2.00
FIGURE 27. CHARACTERIZED LINE TRANSIENT (VIN = 500mV)
4.176
80
4.160
60
4.144
AMPLITUDE (mV)
4.128
VOUT (V)
-45
TEMPERATURE (°C)
FIGURE 24. SIMULATED (WORSE CASE) VOUT vs TEMPERATURE
4.112
4.096
4.080
4.064
4.048
40
20
VOUT
0
-20
-40
-60
4.032
4.016
UNIT 1
4.095
4.093
-45
UNIT 5 UNIT 4
4.096
4.094
4.091
-65
UNIT 2
UNIT 3
0
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
TIME (ms)
FIGURE 28. SIMULATED LOAD TRANSIENT (IL = 1mA)
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12
2.00
-80
0
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
TIME (ms)
FIGURE 29. CHARACTERIZED LOAD TRANSIENT (IL = 1mA)
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March 17, 2016
ISL71091SEH40
Package Characteristics
Weight of Packaged Device
0. 31 Grams (Typical)
TOP METALLIZATION
Type: AlCu (99.5%/0.5%)
Thickness: 30kÅ
BACKSIDE FINISH
Lid Characteristics
Silicon
Finish: Gold
Potential: Connected to Pin #4 (GND)
Case Isolation to Any Lead: 20 x 109 Ω (minimum)
ASSEMBLY RELATED INFORMATION
SUBSTRATE POTENTIAL
Floating
Die Characteristics
ADDITIONAL INFORMATION
Die Dimensions
1990µm x 2380µm (78 mils x 94 mils)
Thickness: 483µm ± 25µm (19 mils ±1 mil)
Interface Materials
WORST CASE CURRENT DENSITY
<2 x 105 A/cm2
PROCESS
Dielectrically Isolated Advanced Bipolar Technology- PR40
GLASSIVATION
Type: Nitrox
Thickness: 15kÅ
Metallization Mask Layout
DNC
VS
COMP
GND
QUIET
(see Note 11, Table 3)
GND
PWR
DNC
222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222
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11111111111111111111111111111111111111
2
2
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1111111111111111111111111111111111
1
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11111111111
11111111111111
22
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11
11
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1
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2
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1
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1
1
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1
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1
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1111
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1
11
11
1
22
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FORCE
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TRIM
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FN8634.2
March 17, 2016
ISL71091SEH40
TABLE 3. DIE LAYOUT X-Y COORDINATES
PAD NAME
PAD NUMBER
X
(µm)
Y
(µm)
BOND WIRES PER PAD
(Note 12)
GND PWR
1
1
-436
1
GND QUIET
2
0
0
1
COMP
3
-15
831
1
VS
4
-17
1018
1
DNC
5
DNC
6
DNC
7
VOUT SENSE
8
1633
786
1
VOUT FORCE
9
1640
-436
1
TRIM
10
1505
-436
1
NOTES:
11. Origin of coordinates is the centroid of GND QUIET.
12. Bond wire size is 1 mil.
For additional products, see www.intersil.com/en/products.html
Intersil products are manufactured, assembled and tested utilizing ISO9001 quality systems as noted
in the quality certifications found at www.intersil.com/en/support/qualandreliability.html
Intersil products are sold by description only. Intersil Corporation reserves the right to make changes in circuit design, software and/or specifications at any time
without notice. Accordingly, the reader is cautioned to verify that data sheets are current before placing orders. Information furnished by Intersil is believed to be
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parties which may result from its use. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Intersil or its subsidiaries.
For information regarding Intersil Corporation and its products, see www.intersil.com
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FN8634.2
March 17, 2016
ISL71091SEH40
Revision History
The revision history provided is for informational purposes only and is believed to be accurate, but not warranted.
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DATE
REVISION
CHANGE
March 17, 2016
FN8634.2
-Updated Related Literature document titles to match titles on the actual documents.
-Added Table 1 on page 2.
-On page 5:
-Changed Electrical Specification for Flatpack note from: “Boldface limits apply over the operating
temperature range, -55°C to +125°C and radiation.” To: “Boldface limits apply after radiation at +25°C or
across the operating temperature range, -55°C to +125°C without radiation, unless otherwise specified.
-For parameters VOA (rows 2, 3, 4) in Electrical Specifications for Flatpack table in the Conditions column
updated note references.
-Removed reference to TB493 as this is not applicable to hermetic packages.
-On page 6:
-Changed Electrical Specification for Die note from: “Boldface limits apply over the operating
temperature range, -55°C to +125°C and radiation.” To: “Boldface limits apply after radiation at +25°C or
across the operating temperature range, -55°C to +125°C without radiation, unless otherwise specified.
-For parameter VOA Post Rad (row 4) in Electrical Specifications for Die table changed description from:
“VOUT Accuracy at TA = -55°C to +125°C, Post Rad”, To: “VOUT Accuracy at TA = +25°C, Post Radiation”.
-Updated POD K8.A to the latest revision changes are as follows:
-Modified Note 2 by adding the words “...in addition to or instead of...”
July 11, 2014
FN8634.1
Page 1 - changed title from: “Radiation Hardened Ultra Low Noise, Precision Voltage Reference” to:
“4.096V Radiation Hardened Ultra Low Noise, Precision Voltage Reference”
May 28, 2014
FN8634.0
Initial Release.
About Intersil
Intersil Corporation is a leading provider of innovative power management and precision analog solutions. The company's products
address some of the largest markets within the industrial and infrastructure, mobile computing and high-end consumer markets.
For the most updated datasheet, application notes, related documentation and related parts, please see the respective product
information page found at www.intersil.com.
You may report errors or suggestions for improving this datasheet by visiting www.intersil.com/ask.
Reliability reports are also available from our website at www.intersil.com/support
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FN8634.2
March 17, 2016
ISL71091SEH40
Package Outline Drawing
K8.A
8 LEAD CERAMIC METAL SEAL FLATPACK PACKAGE
Rev 4, 12/14
0.015 (0.38)
0.008 (0.20)
PIN NO. 1
ID OPTIONAL
1
2
0.050 (1.27 BSC)
0.005 (0.13)
MIN
4
PIN NO. 1
ID AREA
0.022 (0.56)
0.015 (0.38)
0.110 (2.79)
0.087 (2.21)
0.265 (6.73)
0.245 (6.22)
TOP VIEW
0.036 (0.92)
0.026 (0.66)
0.009 (0.23)
0.004 (0.10)
6
0.265 (6.75)
0.245 (6.22)
-D-
-H-
-C-
0.180 (4.57)
0.170 (4.32)
SEATING AND
BASE PLANE
0.370 (9.40)
0.325 (8.26)
0.03 (0.76) MIN
SIDE VIEW
0.007 (0.18)
0.004 (0.10)
NOTES:
LEAD FINISH
0.009 (0.23)
BASE
METAL
0.004 (0.10)
0.019 (0.48)
0.015 (0.38)
0.0015 (0.04)
MAX
0.022 (0.56)
0.015 (0.38)
2. If a pin one identification mark is used in addition to or instead of a tab,
the limits of the tab dimension do not apply.
3. The maximum limits of lead dimensions (section A-A) shall be
measured at the centroid of the finished lead surfaces, when solder
dip or tin plate lead finish is applied.
4. Measure dimension at all four corners.
3
SECTION A-A
1. Index area: A notch or a pin one identification mark shall be located
adjacent to pin one and shall be located within the shaded area shown.
The manufacturer’s identification shall not be used as a pin one
identification mark. Alternately, a tab may be used to identify pin one.
5. For bottom-brazed lead packages, no organic or polymeric materials
shall be molded to the bottom of the package to cover the leads.
6. Dimension shall be measured at the point of exit (beyond the
meniscus) of the lead from the body. Dimension minimum shall
be reduced by 0.0015 inch (0.038mm) maximum when solder dip
lead finish is applied.
7. Dimensioning and tolerancing per ANSI Y14.5M - 1982.
8. Controlling dimension: INCH.
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March 17, 2016
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