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如何选择基准电压源 带隙基准电压源( 二 )

电压基准如何选择


其他规格根据应用要求，其他潜在的重要规范包括:
电压噪声
线性调整率/PSRR
负荷调整率
压力差
电源电压范围
源电流
参考电压源的类型有两种主要类型的参考电压源:并联和串联 。
并联参考电压源
分流基准电压源是一个双端器件，通常设计为在指定的电流范围内工作 。虽然大多数分流基准电压源都是带隙型，并提供各种电压，但可以认为它们与齐纳二极管型一样易于使用，事实就是如此 。。
最常见的电路是将参考电压源的一个引脚接地，另一个引脚连接到电阻 。电阻器的另一个引脚连接到电阻器 。电阻器的另一个引脚连接到电源 。这样，它本质上就变成了一个三端电路 。参考电压源和电阻的公共端输出 。电压源和电阻的公共端输出 。必须正确选择电阻器，以便通过参考电压源的最小和最大电流在整个电源范围和负载电流范围内处于额定范围内 。如果电源电压和负载电流变化很小，这些参考电压源可以很容易地用于设计 。如果其中一个或两个可能发生显著变化，通常会导致电路的实际耗散功率远大于标称情况所需的功率 。从这个意义上说，它可以被认为像A类放大器一样工作 。
并联基准电压源的优点包括:设计简单，封装小，在宽电流和负载条件下稳定性好 。此外，它可以很容易地设计为负参考电压源，并且可以用于非常高的电源电压(因为外部电阻将共享大部分电势)或非常低的电源电压(因为输出只能比电源电压低几毫伏) 。林格特公司提供的导流产品包括LT1004、LT1009、LT1389、LT1634、LM399和LTZ1000 。典型的分流电路如图3所示 。
图3 。分流基准电压源
串联参考电压源串联参考电压源是一个三端(或更多)器件 。它更像一个低压差(LDO)调节器，所以它的许多优点是相同的 。最值得注意的是，它在宽电源电压范围内消耗相对固定的电源电流，并且仅在负载需要时传导负载电流 。这使得它成为电源电压或负载电流变化较大的电路的理想选择 。它在负载电流非常大的电路中特别有用，因为基准电压源和电源之间没有串联电阻 。
林格尔特提供的系列产品包括LT1460、LT1790、LT1461、LT1021、LT1236、LT1027、LTC6652、LT6660等 。LT1021和LT1019等产品可用作并联或串联基准电压源 。串联基准电压电路如图4所示 。
图4 。串联参考电压源
参考电压源电路参考集成电路的设计方法有很多 。每种方法都有特定的优点和缺点 。
基于齐纳二极管的参考电压源深埋齐纳基准电压源是一种相对简单的设计 。齐纳(或雪崩)二极管具有可预测的反向电压，具有良好的温度稳定性和时间稳定性 。如果保持在小的温度范围内，这些二极管通常具有非常低的噪声和非常好的时间稳定性，因此它们适合参考电压变化必须尽可能小的应用 。
与其他类型的参考电压源电路相比，这种稳定性可归因于相对较少的元件数量和芯片面积，以及齐纳元件的精致结构 。然而，初始电压和温度漂移的变化相对较大，这是常见的 。可以增加电路来补偿这些缺陷，或者提供一系列输出电压 。和并联串联参考电压源都使用齐纳二极管 。
LT1021、LT1236和LT1027等器件使用内部电流源和放大器来调节齐纳电压和电流，以提高稳定性并提供各种输出电压，如5V、7V和10V 。这种额外的电路使齐纳二极管与许多应用电路更兼容，但它需要更大的电源裕量，并可能导致额外的误差 。
此外，LM399和LTZ1000采用内部加热元件和附加晶体管来稳定齐纳二极管的温度漂移，实现温度和时间稳定性的最佳结合 。此外，这些基于齐纳二极管的产品具有极低的噪声，可以提供最佳性能 。LTZ1000的温漂为0.05ppm/ C，长期稳定性为2v/√ khr，噪声为1.2vp-p，为便于理解，以实验室仪器为例，噪声和温度引起的LTZ1000参考电压总不确定度仅为1.7ppm左右，老化引起的月不确定度小于1ppm 。
带隙基准电压源齐纳二极管虽然可以用来制作高性能的基准电压源，但缺乏灵活性 。具体来说，它需要7V以上的电源电压，并且提供相对较少的输出电压 。相比之下，带隙基准电压源可以产生各种输出电压，电源裕量非常小，通常小于100毫伏 。带隙基准电压源可以设计为提供非常精确的初始输出电压和低温度漂移，而无需在应用中进行耗时的校准 。
带隙工作基于双极结型晶体管的基本特性 。图5示出了基本带隙基准电压源LT1004电路的简化版本 。可以看出，一对不匹配双极结型晶体管的VBE具有与温度成正比的差异 。这种差异可以用来产生随温度线性上升的电流 。当电流由电阻器和晶体管驱动时，如果其大小合适，晶体管基极-发射极电压随温度的变化将抵消电阻器两端的电压变化 。虽然这种抵消不是完全线性的，但可以通过额外的电路进行补偿，因此温度漂移非常低 。

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