選擇最佳的電壓基準源

1、選擇最佳的電壓基準源選擇最佳的電壓基準源摘要：電壓基準源簡單、穩(wěn)定的基準電壓，作為電路設計的一個關鍵因素，電壓基準源的選擇需要考慮多方面的問題并作出折衷。本文討論了不同類型的電壓基準源以及它們的關鍵特性和設計中需要考慮的問題，如精確度、受溫度的影響程度、電流驅動能力、功率消耗、穩(wěn)定性、噪聲和成本。幾乎在所有先進的電子產品中都可以找到電壓基準源，它們可能是獨立的、也可能集成在具有更多功能的器件中。例如：?在數(shù)據(jù)轉換器中，基準源提供了一個絕

2、對電壓，與輸入電壓進行比較以確定適當?shù)臄?shù)字輸出。?在電壓調節(jié)器中，基準源提供了一個已知的電壓值，用它與輸出作比較，得到一個用于調節(jié)輸出電壓的反饋。?在電壓檢測器中，基準源被當作一個設置觸發(fā)點的門限。要求什么樣的指標取決于具體應用，本文討論不同類型的電壓基準源、它們的關鍵指標和設計過程中要綜合考慮的問題。為設計人員提供了選擇最佳電壓基準源的信息。理想情況理想情況理想的電壓基準源應該具有完美的初始精度，并且在負載電流、溫度和時間變化時電壓保

3、持穩(wěn)定不變。實際應用中，設計人員必須在初始電壓精度、電壓溫漂、遲滯以及供出吸入電流的能力、靜態(tài)電流(即功率消耗)、長期穩(wěn)定性、噪聲和成本等指標中進行權衡與折衷?；鶞试吹念愋突鶞试吹念愋蛢煞N常見的基準源是齊納和帶隙基準源。齊納基準源通常采用兩端并聯(lián)拓撲；帶隙基準源通常采用三端串連拓撲。齊納二極管和并聯(lián)拓撲齊納二極管和并聯(lián)拓撲齊納二極管優(yōu)化工作在反偏擊穿區(qū)域，因為擊穿電壓相對比較穩(wěn)定，可以通過一定的反向電流驅動產生穩(wěn)定的基準源。齊納基準源的

4、最大好處是可以得到很寬的電壓范圍，2V到200V。它們還具有很寬范圍的功率，從幾個毫瓦到幾瓦。齊納二極管的主要缺點是精確度達不到高精度應用的要求，而且，很難勝任低功耗應用的要求。例如：BZX84C2V7LT1，它的擊穿電壓，即標稱基準電壓是2.5V，在2.3V至2.7V之間變化，即精確度為8%，這只適合低精度應用。齊納基準源的另一個問題是它的輸出阻抗。上例中器件的內部阻抗為5mA時100Ω和1mA時600Ω。非零阻抗將導致基準電壓隨負載

5、電流的變化而發(fā)生變化。選擇低輸出阻抗的齊納基準源將減小這一效應。埋入型齊納二極管是一種比常規(guī)齊納二極管更穩(wěn)定的特殊齊納二極管，這是因為采用了植入硅表面以下的結構。帶隙基準源和串聯(lián)模式拓撲帶隙基準源和串聯(lián)模式拓撲并聯(lián)基準源和串聯(lián)基準源的最大不同是三端串聯(lián)模式電壓基準不需要外部電阻，并且靜態(tài)功耗要小得多。最常見的是帶隙基準源。帶隙基準帶隙基準帶隙基準源提供兩個電壓：一個具有正溫度系數(shù)、另一個具有負溫度系數(shù)。兩者配合使輸出溫度系數(shù)為零。正溫度

6、系數(shù)是由于運行在不同電流水平上兩個Vbe的差異產生的；負溫度系數(shù)來自于Vbe電壓本身的負值溫度系數(shù)(見圖2)。在實際應用中，兩個溫度系數(shù)之和并不精確為零。這依賴于很多設計細節(jié)，如IC電路設計、封裝和制造測試等，這些器件通?？梢詫崿F(xiàn)每攝氏度5至100ppm的Vout溫度系數(shù)。圖2.帶隙電壓基準源采用并聯(lián)還是串聯(lián)結構一般由應用和希望達到的性能決定。表1是并聯(lián)結構的齊納基準與串聯(lián)結構的帶隙基準的對照表。表1.電壓基準對照表電壓基準對照表Wha

7、tZenerShuntTopologyBuriedZenerShuntTopologyBGapSeriesTopologyPros?WidehighVincapable?BestfnonpowercriticalapplicationsduetohigherIquiescent(110mA)?1%FSinitialAccy.?WidehighVincapable?Bestfnonpowercriticalapplicationsduet