“解密”電壓參考IC

　　電壓參考IC是可提供特定輸出電壓值的精確的、帶溫度補(bǔ)償?shù)碾妷涸?，例如，電壓值?.225V、4.096V或10.000 V。電壓參考IC可以是并聯(lián)（兩端）或串聯(lián)（三端）型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　1 并聯(lián)電壓參考IC如何配置？

　　并聯(lián)參考電壓IC使用一個外部串聯(lián)電阻RS，該電阻用來設(shè)置供給負(fù)載的最大電流（見圖1a）。選擇RS，使電源電壓VS、負(fù)載電流IL以及參考源的反向電壓VR的變化范圍達(dá)到預(yù)期值，同時保證流過參考源的反向電流維持在可以接受的水平。當(dāng)負(fù)載幾乎是常量以及電源變化很小時，可以考慮采用并聯(lián)型參考電壓IC。

　　2 什么是串聯(lián)電壓參考IC？

　　典型的串聯(lián)電壓參考IC包含一個電壓參考和一個控制輸出電壓的放大器（見圖1b）。其參考電壓源通常為溫度補(bǔ)償帶隙或埋入齊納型。當(dāng)負(fù)載電流是可變的，以及在溫度變化時對輸出電壓變化要求很嚴(yán)格的情況下，可以考慮采用串聯(lián)型參考電壓IC。

　　3 電壓參考IC的主要特性是什么？

　　最關(guān)鍵的兩個特性是初始輸出電壓精度和溫度系數(shù)。理想電壓參考的初始精度應(yīng)該很好，并且不隨電源電壓、溫度、負(fù)載電流和時間的改變而變化，雖然這無法達(dá)到。在無法校正或不方便校正的系統(tǒng)中，電壓參考IC的初始精度很重要。通常，它通過整個系統(tǒng)的校正得到。

　　初始精度的定義條件是輸入電壓固定，以及無負(fù)載電流（對串聯(lián)型）或偏置電流固定（對并聯(lián)型）。溫度系數(shù)是輸出電壓隨工作溫度的變化，以25℃輸出電壓歸一的值，其極性可隨器件的不同而變化，有些器件的溫度系數(shù)極性為正，有些則為負(fù)。在許多模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中，參考源的初始精度可以在微控制器或DSP中校正。但如果不在整個溫度范圍內(nèi)對系統(tǒng)進(jìn)行校正，則無法校正溫度系數(shù)，而在整個溫度范圍內(nèi)對系統(tǒng)進(jìn)行校正費用很高。因此，要達(dá)到最佳性能，精密轉(zhuǎn)換器應(yīng)該選擇低溫度系數(shù)的電壓參考。

　　4 電壓參考IC需要既能夠吸入電流又能夠提供電流嗎？

　　是的，如果使用的是逐次逼近型（SAR）轉(zhuǎn)換器或者其他開關(guān)電容器件。這些器件存在尖峰電流，需要參考源能夠吸入100μA或者更大的電流。絕大多數(shù)參考源在不帶來參考電壓誤差的情況下，甚至無法吸入10nA的電流。雖然過去5年設(shè)計的許多參考源能夠吸入一定量的電流，還是應(yīng)該仔細(xì)查看數(shù)據(jù)手冊來確認(rèn)。

　　5 電壓參考IC的壓差是什么意思？

　　壓差是電壓參考IC保證正常工作狀態(tài)下輸入電壓和輸出電壓之間的最小差異，有時它也稱為電壓參考IC的“裕量”。

　　圖1：（a）兩端并聯(lián)電壓參考IC的工作類似于在電壓參考和電源之間串聯(lián)了一個電阻的齊納二極管。但是，并聯(lián)電壓參考精度更高，溫度穩(wěn)定性更好。（b）某些串聯(lián)電壓參考IC采用了復(fù)雜的參考電壓技術(shù)，如溫度系數(shù)曲線校正電路和激光微調(diào)、薄膜電阻，以改善溫度系數(shù)和提高初始精度。

　　6 什么是電壓參考IC的輸出電壓溫度滯后效應(yīng)？

　　在連續(xù)但方向相反的溫度變化過程中（即從冷到熱和熱到冷）引起的參考溫度（通常為25℃）下輸出電壓的變化。該效應(yīng)引起的誤差與相關(guān)系統(tǒng)的溫度變化過程成比例。該參數(shù)與所采用的電路設(shè)計和電壓參考IC的封裝類型有關(guān)。

　　7 長期穩(wěn)定性怎樣影響電壓參考IC的性能？

　　長期穩(wěn)定性是在25℃的溫度下，測試1000小時，器件樣品輸出電壓的漂移。輸出電壓隨時間逐漸變化，在最初500小時內(nèi)變化最大。該參數(shù)在高性能應(yīng)用或者無法進(jìn)行定期校正的應(yīng)用中很重要。

　　8 電壓參考IC可立即導(dǎo)通和關(guān)斷嗎？

　　這些器件導(dǎo)通后通常在200μs之內(nèi)達(dá)到其最終值的0.1%以內(nèi)，當(dāng)器件工作于最低壓差和大負(fù)載情況下時，導(dǎo)通時間可能會增加到1ms。

　　快速導(dǎo)通參考電壓IC通常允許終端用戶在不需要時關(guān)閉電源，并在打開電源時能夠快速響應(yīng)。

　　9 電壓參考內(nèi)部電路的主要特性是什么？

　　這種電路必須同時擁有低功耗、低噪聲以及低漂移特性。同時最佳情況是具有線性溫度系數(shù)，優(yōu)秀的長期穩(wěn)定性，低的熱滯后效應(yīng)。一個電路實例是使用兩個結(jié)型場效應(yīng)管（JFET），其中之一具有額外通道注入，以提高其夾斷電壓。通過使兩個場效應(yīng)管的漏極電流相同，將夾斷電壓的差異放大以形成高度穩(wěn)定的電壓參考。