為何需要基準電壓源

 

這是一個模擬世界。無論汽車、微波爐還是手機
，所有電子設備都必須以某種方式與“真實”世界交互。為此
，電子設備必須能夠將真實世界的測量結果(速度、壓力、長度、溫度)映射到電子世界中的可測的量(電壓)。dangran
，yaoceliangdianya，ninxuyaoyigehengliangbiaozhun。gaibiaozhunjiushijizhundianya。duixitongshejirenyuaneryan，wentibuzaiyushifouxuyaojizhundianyayuan，ershishiyonghezhongjizhundianyayuan
？

 

基準電壓源隻是一個電路或電路元件，隻要電路需要
，它就能提供已知電位。這可能是幾分鍾、幾小時或幾年。如果產品需要采集真實世界的相關信息
，例如電池電壓或電流、功耗
、信號大小或特性、故障識別等
，那麼必須將相關信號與一個標準進行比較。每個比較器、ADC、DAC或檢測電路必須有一個基準電壓源才能完成上述工作(圖1)。將目標信號與已知值進行比較，可以準確量化任何信號。

 

圖1：ADC 的基準電壓源的典型用法

 

基準電壓源規格

 

基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)有(you)很(hen)多(duo)形(xing)式(shi)並(bing)提(ti)供(gong)不(bu)同(tong)的(de)特(te)性(xing)，但(dan)歸(gui)根(gen)結(jie)底(di)，精(jing)度(du)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)是(shi)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)特(te)性(xing)，因(yin)為(wei)其(qi)主(zhu)要(yao)作(zuo)用(yong)是(shi)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)已(yi)知(zhi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。相(xiang)對(dui)於(yu)該(gai)已(yi)知(zhi)值(zhi)的(de)變(bian)化(hua)是(shi)誤(wu)差(cha)。基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)規(gui)格(ge)通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)下(xia)述(shu)定(ding)義(yi)來(lai)預(yu)測(ce)其(qi)在(zai)某(mou)些(xie)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)不(bu)確(que)定(ding)性(xing)。

 

表1：高性能基準電壓源規格（部分）

 

初始精度

 

在給定溫度(通常為25°C)下測得的輸出電壓的變化。雖然不同器件的初始輸出電壓可能不同，但如果它對於給定器件是恒定的，那麼很容易將其校準。

 

溫度漂移

 

該gai規gui格ge是shi基ji準zhun電dian壓ya源yuan性xing能neng評ping估gu使shi用yong最zui廣guang泛fan的de規gui格ge，因yin為wei它ta表biao明ming輸shu出chu電dian壓ya隨sui溫wen度du的de變bian化hua。溫wen度du漂piao移yi是shi由you電dian路lu元yuan件jian的de缺que陷xian和he非fei線xian性xing引yin起qi的de
，因yin此ci常chang常chang是shi非fei線xian性xing的de。

 

對於許多器件，溫度漂移 TC (以 ppm/°C 為單位) 是主要誤差源。對於具有一致漂移的器件，校準是可行的。關於溫度漂移的一個常見誤解是認為它是線性的。這導致了諸如“器件在較小溫度範圍內的漂移量會較少”之類的觀點

，然而事實常常相反。TC一般用“黑盒法”zhiding，yibianrangrenlejiezhenggegongzuowendufanweineidekenengwucha。tashiyigejisuanzhi，jinjiyudianyadezuixiaozhihezuidazhi

，bingbukaolvzhexiejizhifashengdewendu。

 

黑色小圓動圖分割線

 

對dui於yu在zai指zhi定ding溫wen度du範fan圍wei內nei具ju有you非fei常chang好hao線xian性xing度du的de基ji準zhun電dian壓ya源yuan，或huo者zhe對dui於yu那na些xie未wei經jing仔zai細xi調tiao整zheng的de基ji準zhun電dian壓ya源yuan，可ke以yi認ren為wei最zui差cha情qing況kuang誤wu差cha與yu溫wen度du範fan圍wei成cheng比bi例li。這zhe是shi因yin為wei最zui大da和he最zui小xiao輸shu出chu電dian壓ya極ji有you可ke能neng是shi在zai最zui大da和he最zui小xiao工gong作zuo溫wen度du下xia得de到dao的de。然ran而er，對dui於yu經jing過guo仔zai細xi調tiao整zheng的de基ji準zhun電dian壓ya源yuan(通常通過其非常低的溫度漂移來判定)，其非線性特性可能占主導地位。

 

例如，指定為100ppm/°C的基準電壓源傾向於在任何溫度範圍內都有相當好的線性度，因為元件不匹配引起的漂移完全掩蓋了其固有非線性。相反，指定為5ppm/°C的基準電壓源，其溫度漂移將以非線性為主。

 

這在圖2suoshideshuchudianyayuwendutexingdeguanxizhonghenrongyikanchu。zhuyi
，qizhongbiaoshileliangzhongkenengdewendutexing。weibuchangdedaixijizhundianyayuanbiaoxianweipaowuxian，zuixiaozhizaiwendujizhichu
，zuidazhizaizhongjian。cichusuoshidewendubuchangdaixijizhundianyayuan(如LT1019)表現為“S”形曲線
，其最大斜率接近溫度範圍的中心。在後一種情況下
，非線性加劇，從而降低了溫度範圍內的總體不確定性。

 

圖2：基準電壓源溫度特性

 

溫(wen)度(du)漂(piao)移(yi)規(gui)格(ge)的(de)最(zui)佳(jia)用(yong)途(tu)是(shi)計(ji)算(suan)指(zhi)定(ding)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)最(zui)大(da)總(zong)誤(wu)差(cha)。除(chu)非(fei)很(hen)好(hao)的(de)理(li)解(jie)了(le)溫(wen)度(du)漂(piao)移(yi)特(te)性(xing)

，否(fou)則(ze)一(yi)般(ban)不(bu)建(jian)議(yi)計(ji)算(suan)未(wei)指(zhi)定(ding)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)誤(wu)差(cha)。

 

長期穩定性

 

該規格衡量基準電壓隨時間變化的趨勢，與其他變量無關。初始偏移主要由機械應力的變化引起，後者通常來源於引線框架
、裸(luo)片(pian)和(he)模(mo)塑(su)化(hua)合(he)物(wu)的(de)膨(peng)脹(zhang)率(lv)的(de)差(cha)異(yi)。這(zhe)種(zhong)應(ying)力(li)效(xiao)應(ying)往(wang)往(wang)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)初(chu)始(shi)偏(pian)移(yi)，爾(er)後(hou)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)推(tui)移(yi)，偏(pian)移(yi)會(hui)迅(xun)速(su)減(jian)少(shao)。初(chu)始(shi)漂(piao)移(yi)還(hai)包(bao)含(han)電(dian)路(lu)元(yuan)件(jian)電(dian)氣(qi)特(te)性(xing)的(de)變(bian)化(hua)
，其(qi)中(zhong)包(bao)括(kuo)器(qi)件(jian)特(te)性(xing)在(zai)原(yuan)子(zi)水(shui)平(ping)上(shang)的(de)建(jian)立(li)。更(geng)長(chang)期(qi)的(de)偏(pian)移(yi)是(shi)由(you)電(dian)路(lu)元(yuan)件(jian)的(de)電(dian)氣(qi)變(bian)化(hua)引(yin)起(qi)的(de)
，常(chang)常(chang)稱(cheng)之(zhi)為(wei)“老化”。與初始漂移相比，這種漂移傾向於以較低速率發生
，並且會隨著時間推移變化速率會進一步降低。因此，它常常用“漂移/√khr”來表示。在較高溫度下
，基準電壓源的老化速度往往也更快。

 

這(zhe)一(yi)規(gui)格(ge)常(chang)常(chang)被(bei)忽(hu)視(shi)
，但(dan)它(ta)也(ye)可(ke)能(neng)成(cheng)為(wei)主(zhu)要(yao)誤(wu)差(cha)源(yuan)。它(ta)本(ben)質(zhi)上(shang)是(shi)機(ji)械(xie)性(xing)的(de)

，是(shi)熱(re)循(xun)環(huan)導(dao)致(zhi)芯(xin)片(pian)應(ying)力(li)改(gai)變(bian)的(de)結(jie)果(guo)。經(jing)過(guo)很(hen)大(da)的(de)溫(wen)度(du)循(xun)環(huan)之(zhi)後(hou)，在(zai)給(gei)定(ding)溫(wen)度(du)下(xia)可(ke)以(yi)觀(guan)察(cha)到(dao)遲(chi)滯(zhi)
，其(qi)表(biao)現(xian)為(wei)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)。它(ta)與(yu)溫(wen)度(du)係(xi)數(shu)和(he)時(shi)間(jian)漂(piao)移(yi)無(wu)關(guan)，會(hui)降(jiang)低(di)初(chu)始(shi)電(dian)壓(ya)校(xiao)準(zhun)的(de)有(you)效(xiao)性(xing)。

 

在(zai)隨(sui)後(hou)的(de)溫(wen)度(du)循(xun)環(huan)期(qi)間(jian)，大(da)多(duo)數(shu)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)傾(qing)向(xiang)於(yu)在(zai)標(biao)稱(cheng)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)附(fu)近(jin)變(bian)化(hua)

，因(yin)此(ci)熱(re)遲(chi)滯(zhi)通(tong)常(chang)以(yi)可(ke)預(yu)測(ce)的(de)最(zui)大(da)值(zhi)為(wei)限(xian)。每(mei)家(jia)製(zhi)造(zao)商(shang)都(dou)有(you)自(zi)己(ji)指(zhi)定(ding)此(ci)參(can)數(shu)的(de)方(fang)法(fa)
，因(yin)此(ci)典(dian)型(xing)值(zhi)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)誤(wu)導(dao)。估(gu)算(suan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)誤(wu)差(cha)時(shi)
，數(shu)據(ju)手(shou)冊(ce) (如 LT1790 和 LTC6652) 中提供的分布數據會更有用。

 

其他規格

 

根據應用要求
，其他可能重要的規格包括：

電壓噪聲

線性調整率/PSRR

負載調整率

壓差

電源電壓範圍

電源電流

 

基準電壓源類型

 

基準電壓源主要有兩類：分流和串聯。ADI的串聯和分流基準電壓源參見表2。

 

表2：ADI提供的基準電壓源

 

分流基準電壓源

 

分流基準電壓源是2端(duan)器(qi)件(jian)
，通(tong)常(chang)設(she)計(ji)為(wei)在(zai)指(zhi)定(ding)電(dian)流(liu)範(fan)圍(wei)內(nei)工(gong)作(zuo)。雖(sui)然(ran)大(da)多(duo)數(shu)分(fen)流(liu)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)是(shi)帶(dai)隙(xi)類(lei)型(xing)並(bing)提(ti)供(gong)多(duo)種(zhong)電(dian)壓(ya)，但(dan)可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)它(ta)們(men)與(yu)齊(qi)納(na)二(er)極(ji)管(guan)型(xing)一(yi)樣(yang)易(yi)用(yong)，事(shi)實(shi)也(ye)確(que)實(shi)如(ru)此(ci)。.

 

最(zui)常(chang)見(jian)的(de)電(dian)路(lu)是(shi)將(jiang)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)的(de)一(yi)個(ge)引(yin)腳(jiao)連(lian)接(jie)到(dao)地(di)，另(ling)一(yi)個(ge)引(yin)腳(jiao)連(lian)接(jie)到(dao)電(dian)阻(zu)。電(dian)阻(zu)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)引(yin)腳(jiao)連(lian)接(jie)到(dao)電(dian)阻(zu)。電(dian)阻(zu)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)引(yin)腳(jiao)連(lian)接(jie)到(dao)電(dian)源(yuan)。這(zhe)樣(yang)
，它(ta)實(shi)質(zhi)上(shang)變(bian)成(cheng)一(yi)個(ge)三(san)端(duan)電(dian)路(lu)。基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)和(he)電(dian)阻(zu)的(de)公(gong)共(gong)端(duan)是(shi)輸(shu)出(chu)。電(dian)阻(zu)電(dian)壓(ya)源(yuan)和(he)電(dian)阻(zu)的(de)公(gong)共(gong)端(duan)是(shi)輸(shu)出(chu)。電(dian)阻(zu)的(de)選(xuan)擇(ze)必(bi)須(xu)適(shi)當(dang)，使(shi)得(de)在(zai)整(zheng)個(ge)電(dian)源(yuan)範(fan)圍(wei)和(he)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)範(fan)圍(wei)內(nei)，通(tong)過(guo)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)的(de)最(zui)小(xiao)和(he)最(zui)大(da)電(dian)流(liu)都(dou)在(zai)額(e)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)。如(ru)果(guo)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)和(he)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua)不(bu)大(da)，這(zhe)些(xie)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)很(hen)容(rong)易(yi)用(yong)於(yu)設(she)計(ji)。如(ru)果(guo)其(qi)中(zhong)之(zhi)一(yi)或(huo)二(er)者(zhe)可(ke)能(neng)發(fa)生(sheng)重(zhong)大(da)變(bian)化(hua)，通(tong)常(chang)會(hui)導(dao)致(zhi)電(dian)路(lu)實(shi)際(ji)耗(hao)散(san)功(gong)率(lv)比(bi)標(biao)稱(cheng)情(qing)況(kuang)所(suo)需(xu)大(da)得(de)多(duo)。從(cong)這(zhe)個(ge)意(yi)義(yi)上(shang)講(jiang)，它(ta)可(ke)以(yi)被(bei)認(ren)為(wei)像(xiang)A類放大器一樣運作。

 

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分流基準電壓源的有點包括：shejijiandan
，fengzhuangxiao，zaikuandianliuhefuzaitiaojianxiajuyoulianghaodewendingxing。ciwai
，tahenrongyishejiweifujizhundianyayuan，bingqiekeyipeihefeichanggaodedianyuandianyashiyong（因為外部電阻會分攤大部分電位)，或配合非常低的電源電壓使用(因為輸出可以僅低於電源電壓幾毫伏)。ADI提供的分流產品包括 LT1004、LT1009
、LT1389、LT1634、LM399 和 LTZ1000。典型分流電路如圖3所示。

 

圖3：分流基準電壓源

 

串聯基準電壓源

 

串聯基準電壓源是三(或更多)端器件。它更像低壓差(LDO)wenyaqi
，yinciqixuduoyoudianshixiangtongde。zuizhidezhuyideshi
，qizaihenkuandedianyuandianyafanweineixiaohaoxiangduigudingdedianyuandianliu，bingqiezhizaifuzaixuyaoshicaichuandaofuzaidianliu。zheshiqichengweidianyuandianyahuofuzaidianliuyoujiaodabianhuadedianludelixiangxuanze。tazaifuzaidianliufeichangdadedianluzhongtebieyouyong
，yinweijizhundianyayuanhedianyuanzhijianmeiyouchuanliandianzu。

 

ADI提供的串聯產品包括LT1460、LT1790、LT1461、LT1021

、LT1236、LT1027、LTC6652、LT6660等等。LT1021和LT1019等產品可以用作分流或串聯基準電壓源。串聯基準電壓源電路如圖4所示。

 

圖4：串聯基準電壓源

 

基準電壓源電路

 

有許多方法可以設計基準電壓源IC。每種方法都有特定的優點和缺點。

 

基於齊納二極管的基準電壓源

 

深埋齊納型基準電壓源是一種相對簡單的設計。齊納(或雪崩)二er極ji管guan具ju有you可ke預yu測ce的de反fan向xiang電dian壓ya，該gai電dian壓ya具ju有you相xiang當dang好hao的de溫wen度du穩wen定ding性xing和he非fei常chang好hao的de時shi間jian穩wen定ding性xing。如ru果guo保bao持chi在zai較jiao小xiao溫wen度du範fan圍wei內nei，這zhe些xie二er極ji管guan通tong常chang具ju有you非fei常chang低di的de噪zao聲sheng和he非fei常chang好hao的de時shi間jian穩wen定ding性xing
，因yin此ci其qi適shi用yong於yu基ji準zhun電dian壓ya變bian化hua必bi須xu盡jin可ke能neng小xiao的de應ying用yong。

 

與(yu)其(qi)他(ta)類(lei)型(xing)的(de)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)電(dian)路(lu)相(xiang)比(bi)

，這(zhe)種(zhong)穩(wen)定(ding)性(xing)可(ke)歸(gui)因(yin)於(yu)元(yuan)件(jian)數(shu)量(liang)和(he)芯(xin)片(pian)麵(mian)積(ji)相(xiang)對(dui)較(jiao)少(shao)，而(er)且(qie)齊(qi)納(na)元(yuan)件(jian)的(de)構(gou)造(zao)很(hen)精(jing)巧(qiao)。然(ran)而(er)，初(chu)始(shi)電(dian)壓(ya)和(he)溫(wen)度(du)漂(piao)移(yi)的(de)變(bian)化(hua)相(xiang)對(dui)較(jiao)大(da)，這(zhe)很(hen)常(chang)見(jian)。可(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)電(dian)路(lu)來(lai)補(bu)償(chang)這(zhe)些(xie)缺(que)陷(xian)，或(huo)者(zhe)提(ti)供(gong)一(yi)係(xi)列(lie)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。分(fen)流(liu)和(he)串(chuan)聯(lian)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)均(jun)使(shi)用(yong)齊(qi)納(na)二(er)極(ji)管(guan)。

 

黑色小圓動圖分割線

 

LT1021、LT1236和LT1027等器件使用內部電流源和放大器來調節齊納電壓和電流，以提高穩定性，並提供多種輸出電壓，如5V、7V和10V。這種附加電路使齊納二極管與很多應用電路兼容性更好，但需要更大的電源裕量，並可能引起額外的誤差。

 

另外，LM399和LTZ1000shiyongneibujiareyuanjianhefujiajingtiguanlaiwendingqinaerjiguandewendupiaoyi，shixianwenduheshijianwendingxingdezuijiazuhe。ciwai，zhexiejiyuqinaerjiguandechanpinjuyoujididezaosheng，ketigongzuijiaxingneng。LTZ1000的溫度漂移為 0.05ppm/°C，長期穩定性為2µV/√kHr，噪聲為1.2µVP-P。為了便於理解


，以實驗室儀器為例，噪聲和溫度引起的LTZ1000基準電壓的總不確定性隻有大約1.7ppm

，加上老化引起的每月不到1ppm。

 

帶隙基準電壓源

 

齊納二極管雖然可用於製作高性能基準電壓源，但缺乏靈活性。具體而言，它需要7V以上的電源電壓
，而且提供的輸出電壓相對較少。相比之下，帶隙基準電壓源可以產生各種各樣的輸出電壓
，電源裕量非常小—通常小於100mV。帶隙基準電壓源可設計用來提供非常精確的初始輸出電壓和很低的溫度漂移，無需耗時的應用中校準。

 

帶隙操作基於雙極結型晶體管的基本特性。圖5所示為一個基本帶隙基準電壓源—LT1004電路的簡化版本。可以看出，一對不匹配的雙極結型晶體管的VBE具ju有you與yu溫wen度du成cheng正zheng比bi的de差cha異yi。這zhe種zhong差cha異yi可ke用yong來lai產chan生sheng一yi個ge電dian流liu，其qi隨sui溫wen度du線xian性xing上shang升sheng。當dang通tong過guo電dian阻zu和he晶jing體ti管guan驅qu動dong該gai電dian流liu時shi，如ru果guo其qi大da小xiao合he適shi，晶jing體ti管guan的de基ji極ji-發fa射she極ji電dian壓ya隨sui溫wen度du的de變bian化hua會hui抵di消xiao電dian阻zu兩liang端duan的de電dian壓ya變bian化hua。雖sui然ran這zhe種zhong抵di消xiao不bu是shi完wan全quan線xian性xing的de
，但dan可ke以yi通tong過guo附fu加jia電dian路lu進jin行xing補bu償chang，使shi溫wen度du漂piao移yi非fei常chang低di。

 

圖5：設計帶隙電路提供理論上為零的溫度係數

 

基ji本ben帶dai隙xi基ji準zhun電dian壓ya源yuan背bei後hou的de數shu學xue原yuan理li很hen有you意yi思si
，因yin為wei它ta將jiang已yi知zhi溫wen度du係xi數shu與yu獨du特te的de電dian阻zu率lv相xiang結jie合he，產chan生sheng理li論lun上shang溫wen度du漂piao移yi為wei零ling的de基ji準zhun電dian壓ya。圖tu5顯示了兩個晶體管，經調整後
，Q10的發射極麵積為Q11的10倍，而Q12和Q13的集電極電流保持相等。這就在兩個晶體管的基極之間產生一個已知電壓：

 

 

其中，k為玻爾茲曼常數，單位為 J/K(1.38 × 10-23),T 為開氏溫度 (273 + T (°C))
；q 為電子電荷
，單位為庫侖(1.6x10-19)。在 25°C 時， kT/q 的值為 25.7mV，正溫度係數為 86μV/°C。∆VBE 為此電壓乘以 ln(10) 或 2.3，25°C時 電壓約為 60mV，溫度係數為 0.2mV/°C。

 

將此電壓施加到基極之間連接的50k電阻，產生一個與溫度成比例的電流。該電流偏置二極管Q14，25°C時其電壓為575mV
，溫度係數為-2.2mV/°C。電阻用於產生具有正溫度係數的壓降，其施加到Q14二極管電壓上，從而產生大約1.235V的基準電壓電位
，理論上溫度係數為0mV/°C。這些壓降如圖5所示。電路的平衡提供偏置電流和輸出驅動。

 

黑色小圓動圖分割線

 

ADI生產各種各樣的帶隙基準電壓源
，包括小型廉價精密串聯基準電壓源LT1460、超低功耗分流基準電壓源LT1389以及超高精度、低漂移基準電壓源LT1461和LTC6652。可用輸出電壓包括1.2V
、1.25V、2.048V、2.5V
、3.0V、3.3V、4.096V

、4.5V、5V和10V。這些基準電壓可以在很寬範圍的電源和負載條件下提供，並且電壓和電流開銷極小。產品可能具有非常高的精度，例如 LT1461
、LT1019、 LTC6652 和 LT1790
；尺寸可能非常小，例如 LT1790 和 LT1460 (SOT23)
，或采用 2 m m× 2 m m D F N 封裝的 LT6660；或者功耗非常低

，例如 LT1389，其功耗僅需 800nA。雖然齊納基準電壓源在噪聲和長期穩定性方麵往往具有更好的性能，但新的帶隙基準電壓源正在縮小差距，例如 LTC6652 的峰峰值噪聲 (0.1Hz 至 10Hz) 為 2ppm。

 

分數帶隙基準電壓源

 

這zhe種zhong基ji準zhun電dian壓ya源yuan基ji於yu雙shuang極ji晶jing體ti管guan的de溫wen度du特te性xing設she計ji，但dan輸shu出chu電dian壓ya可ke以yi低di至zhi幾ji毫hao伏fu。它ta適shi用yong於yu超chao低di電dian壓ya電dian路lu
，特te別bie是shi閾yu值zhi必bi須xu小xiao於yu常chang規gui帶dai隙xi電dian壓ya(約 1.2V)的比較器應用。

 

圖6所示為LM10的核心電路，同正常帶隙基準電壓源相似，其中結合了與溫度成正比和成反比的元件，以獲得恒定的200mV基準電壓。分數帶隙基準電壓源通常使用∆VBE產生一個與溫度成正比的電流
，使用VBEchanshengyigeyuwenduchengfanbidedianliu。erzheyishidangdebilizaiyigedianzuyuanjianzhonghebing，yichanshengbusuiwendubianhuadedianya。dianzudaxiaokeyigenggai
，congergaibianjizhundianyaerbuyingxiangwendutexing。zheyuchuantongdaixidianludebutongzhichuzaiyu，fenshudaixidianluhebingdianliu

，ertongdianluqingxiangyuhebingdianya
，tongchangshijiji-發射極電壓和具有相反 TC 的 I•R。

 

圖6：200mV 基準電壓源電路

 

像LM10電路這樣的分數帶隙基準電壓源在某些情況下同樣是基於減法。LT6650具有400mV的(de)此(ci)類(lei)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)，並(bing)且(qie)配(pei)有(you)一(yi)個(ge)放(fang)大(da)器(qi)。因(yin)此(ci)
，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)放(fang)大(da)器(qi)的(de)增(zeng)益(yi)來(lai)改(gai)變(bian)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)，並(bing)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)緩(huan)衝(chong)輸(shu)出(chu)。使(shi)用(yong)這(zhe)種(zhong)簡(jian)單(dan)電(dian)路(lu)可(ke)以(yi)產(chan)生(sheng)低(di)於(yu)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)0.4V至幾毫伏的任何輸出電壓。

 

圖7：LT6700 支持與低至 400mV 的閾值進行比較

 

LT6700(圖7)和LT6703是集成度更高的解決方案，其將400mV基準電壓源與比較器相結合，可用作電壓監控器或窗口比較器。400mV基準電壓源可以監控小輸入信號
，從而降低監控電路的複雜性
；它還能監控采用非常低電源電壓工作的電路元件。如果閾值較大，可以添加一個簡單的電阻分壓器(圖8)。這些產品均采用小尺寸封裝(SOT23)，功耗很低(低於 10μA)，支持寬電源範圍 (1.4V 至 18V)。此外，LT6700 提供 2mm x 3mm DFN 封裝，LT6703 提供 2mm x 2mm DFN 封裝。

 

圖8：通過輸入電壓分壓來設置較高閾值

 

選擇基準電壓源

 

了解所有這些選項之後，如何為應用選擇恰當的基準電壓源呢？以下是一些用來縮小選擇範圍的竅門：

 

電源電壓是否非常高
？選擇分流基準電壓源。

電源電壓或負載電流的變化範圍是否很大？選擇串聯基準電壓源。

是否需要高功效比？選擇串聯基準電壓源。

 

確定實際溫度範圍。對於各種溫度範圍
，包括0°C至70°C、-40°C至85°C和-40°C至125°C，ADI提供規格和工作性能保證。

 

精jing度du要yao求qiu應ying切qie合he實shi際ji。了le解jie應ying用yong所suo需xu的de精jing度du非fei常chang重zhong要yao。這zhe有you助zhu於yu確que定ding關guan鍵jian規gui格ge。考kao慮lv到dao這zhe一yi要yao求qiu
，將jiang溫wen度du漂piao移yi乘cheng以yi指zhi定ding溫wen度du範fan圍wei
，加jia上shang初chu始shi精jing度du誤wu差cha、rechizhiheyuqichanpinshoumingqijiandechangqipiaoyi，jianqurenhejiangzaichuchangshixiaozhunhuodingqizhongxinxiaozhundexiang
，biandedaozongtijingdu。duiyuyaoqiuzuikekedeyingyong
，haikeyizengjiazaosheng、電壓調整率和負載調整率誤差。例如
，一個基準電壓源的初始精度誤差為0.1%(1000ppm)
，-40°C至85°C範圍內的溫度漂移為25ppm/°C
，熱遲滯為200ppm
，峰峰值噪聲為2ppm
，時間漂移為 50ppm/√kHr則在電路建成時總不確定性將超過4300ppm。在電路通電後的前 1000小時
，這種不確定性增加50ppm。初始精度可以校準，從而將誤差降低至3300ppm+50ppm•√(t/1000小時)。

 

實際電源範圍是什麼？最大預期電源電壓是多少？是否存在基準電壓源IC必須承受的故障情況，例如電池電源切斷或熱插拔感應電源尖峰等？這可能會顯著減少可選擇的基準電壓源數量。

 

基準電壓源的功耗可能是多少？基準電壓源往往分為幾類：大於1mA，~500μA，<300μA，<50μA，<10μA

，<1μA。

 

負fu載zai電dian流liu有you多duo大da
？負fu載zai是shi否fou會hui消xiao耗hao大da量liang電dian流liu或huo產chan生sheng基ji準zhun電dian壓ya源yuan必bi須xu吸xi收shou的de電dian流liu
？很hen多duo基ji準zhun電dian壓ya源yuan隻zhi能neng為wei負fu載zai提ti供gong很hen小xiao電dian流liu，很hen少shao基ji準zhun電dian壓ya源yuan能neng夠gou吸xi收shou大da量liang電dian流liu。負fu載zai調tiao整zheng率lv規gui格ge可ke以yi有you效xiao說shuo明ming這zhe個ge問wen題ti。

 

安裝空間有多少
？基準電壓源的封裝多種多樣
，包括金屬帽殼

、塑料封裝 (DIP、SOIC
、SOT)和非常小的封裝
，例如采 用 2mm x 2mm DFN 的 LT6660。renmenpubianrenwei
，jiaodafengzhuangdejizhundianyayuanyinjixieyingliyinqidewuchayaoxiaoyujiaoxiaofengzhuangdejizhundianyayuan。suiranqueyoumouxiejizhundianyayuanzaishiyongjiaodafengzhuangshixingnenggenghao，danyouzhengjubiaoming，xingnengchayiyufengzhuangdaxiaomeiyouzhijieguanxi。gengyoukenengdeshi
，youyucaiyongjiaoxiaofengzhuangdechanpinshiyongdexinpianjiaoxiao，suoyibixuduixingnengjinxingmouzhongqusheyishiyingxinpianshangdedianlu。tongchang，fengzhuangdeanzhuangfangfaduixingnengdeyingxiangbishijifengzhuanghaiyaoda


，miqiezhuyianzhuangfangfaheweizhikeyizuidaxianduditigaoxingneng。ciwai，dang PCB 彎曲時

，占位麵積較小的器件相比占位麵積較大的器件
，應力可能更小。

 

結論

 

ADI提供廣泛的基準電壓源產品，包括串聯和分流基準電壓源，設計方案有齊納二極管、daixiheqitaleixing。jizhundianyayuanyouduozhongxingnenghewendudengji，yijijihusuoyouyizhidefengzhuangleixing。congzuigaojingduchanpindaoxiaoxinglianjiachanpin，yingyoujinyou。pingjiepangdadejizhundianyayuanchanpinku，ADI的基準電壓源可滿足幾乎所有應用的需求。