選擇最佳的電壓基準(zhǔn)源05358

1、選擇最佳的電壓基準(zhǔn)源選擇最佳的電壓基準(zhǔn)源摘要：電壓基準(zhǔn)源簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，作為電路設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵因素，電壓基準(zhǔn)源的選擇需要考慮多方面的問(wèn)題并作出折衷。本文討論了不同類型的電壓基準(zhǔn)源以及它們的關(guān)鍵特性和設(shè)計(jì)中需要考慮的問(wèn)題，如精確度、受溫度的影響程度、電流驅(qū)動(dòng)能力、功率消耗、穩(wěn)定性、噪聲和成本。幾乎在所有先進(jìn)的電子產(chǎn)品中都可以找到電壓基準(zhǔn)源，它們可能是獨(dú)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(zhuǎn)換器中，基準(zhǔn)源提供了一個(gè)絕

2、對(duì)電壓，與輸入電壓進(jìn)行比較以確定適當(dāng)?shù)臄?shù)字輸出。?在電壓調(diào)節(jié)器中，基準(zhǔn)源提供了一個(gè)已知的電壓值，用它與輸出作比較，得到一個(gè)用于調(diào)節(jié)輸出電壓的反饋。?在電壓檢測(cè)器中，基準(zhǔn)源被當(dāng)作一個(gè)設(shè)置觸發(fā)點(diǎn)的門限。要求什么樣的指標(biāo)取決于具體應(yīng)用，本文討論不同類型的電壓基準(zhǔn)源、它們的關(guān)鍵指標(biāo)和設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮的問(wèn)題。為設(shè)計(jì)人員提供了選擇最佳電壓基準(zhǔn)源的信息。理想情況理想情況理想的電壓基準(zhǔn)源應(yīng)該具有完美的初始精度，并且在負(fù)載電流、溫度和時(shí)間變化時(shí)電壓保

3、持穩(wěn)定不變。實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)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(zhǎng)期穩(wěn)定性、噪聲和成本等指標(biāo)中進(jìn)行權(quán)衡與折衷?；鶞?zhǔn)源的類型基準(zhǔn)源的類型兩種常見(jiàn)的基準(zhǔn)源是齊納和帶隙基準(zhǔn)源。齊納基準(zhǔn)源通常采用兩端并聯(lián)拓?fù)?；帶隙基?zhǔn)源通常采用三端串連拓?fù)?。齊納齊納二極管二極管和并聯(lián)拓?fù)浜筒⒙?lián)拓?fù)潺R納二極管優(yōu)化工作在反偏擊穿區(qū)域，因?yàn)閾舸╇妷合鄬?duì)比較穩(wěn)定，可以通過(guò)一定的反向電流驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生穩(wěn)定的基準(zhǔn)源。齊納基準(zhǔn)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(gè)毫瓦到幾瓦。齊納二極管的主要缺點(diǎn)是精確度達(dá)不到高精度應(yīng)用的要求，而且，很難勝任低功耗應(yīng)用的要求。例如：BZX84C2V7LT1，它的擊穿電壓，即標(biāo)稱基準(zhǔn)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(yīng)用。齊納基準(zhǔn)源的另一個(gè)問(wèn)題是它的輸出阻抗。上例中器件的內(nèi)部阻抗為5mA時(shí)100Ω和1mA時(shí)600Ω。非零阻抗將導(dǎo)致基準(zhǔn)電壓隨負(fù)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(zhǔn)源將減小這一效應(yīng)。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?yàn)椴捎昧酥踩牍璞砻嬉韵碌慕Y(jié)構(gòu)。作為另一種選擇，可以用有源電路仿真齊納二極管。這種電路可以顯著改善傳統(tǒng)齊納器件的缺點(diǎn)。MAX6330就是一個(gè)這樣的電路。負(fù)載電流在100A至50mA范圍變化時(shí)，具有1.5%(最大)的初始精度。此類IC的典型應(yīng)用如圖1所示。帶隙基準(zhǔn)帶隙基準(zhǔn)帶隙基準(zhǔn)源提供兩個(gè)電壓：一個(gè)具有正溫度系

6、數(shù)、另一個(gè)具有負(fù)溫度系數(shù)。兩者配合使輸出溫度系數(shù)為零。正溫度系數(shù)是由于運(yùn)行在不同電流水平上兩個(gè)VBE的差異產(chǎn)生的；負(fù)溫度系數(shù)來(lái)自于VBE電壓本身的負(fù)值溫度系數(shù)(見(jiàn)圖2)。在實(shí)際應(yīng)用中，兩個(gè)溫度系數(shù)之和并不精確為零。這依賴于很多設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，如IC電路設(shè)計(jì)、封裝和制造測(cè)試等，這些器件通常可以實(shí)現(xiàn)每攝氏度5至100ppm的VOUT溫度系數(shù)。圖2.帶隙電壓基準(zhǔn)源采用并聯(lián)還是串聯(lián)結(jié)構(gòu)一般由應(yīng)用和希望達(dá)到的性能決定。表1是并聯(lián)結(jié)構(gòu)的齊納基準(zhǔn)與串聯(lián)結(jié)構(gòu)

7、的帶隙基準(zhǔn)的對(duì)照表。表1.電壓基準(zhǔn)對(duì)照表電壓基準(zhǔn)對(duì)照表WhatZenerShuntTopologyBuriedZenerShuntTopologyBGapSeriesTopologyPros?WidehighVINcapable?BestfnonpowercriticalapplicationsduetohigherIQUIESCENT(1mAto10mA)?1%FSinitialaccy.?WidehighVINcapable?Bes

8、tfnonpowercriticalapplicationsduetohigherIQUIESCENT(1mAto10mA)?0.01%to0.1%FSinitialAccy?TypicallylowerVINrange?Lowquiescentcurrent(Ato~1mA)?Noextresist?LowerIQUIESCENT?0.05%to1%FSinitialaccy?LowoutvoltagesCons?Currentisa