軟件可編程電壓基準

由于多種原因，設計師們經(jīng)常發(fā)現，他們的創(chuàng )新需要更多的電源電壓。例如，一個(gè)由2.5 V電源供電的系統突然需要高精度的 -1.4V基準，用于信號電平移位電路，并需要2.1V基準來(lái)驅動(dòng)ADC。相應選擇包括添加一對運算放大器和電阻器來(lái)使系統的電信號電平移位并緩沖，或添加幾個(gè)DAC。運算放大器電路缺乏可編程能力來(lái)適應設計變化，并且，雖然DAC提供可編程能力，但它們的設定是易失性的，并且輸出一般是單極性的，并缺乏驅動(dòng)能力。
　　圖1中的電路提供了一種簡(jiǎn)單方式來(lái)產(chǎn)生附加的基準電壓，并提供了幾個(gè)額外好處。它能夠在軟件控制下輕松產(chǎn)生正或負緩沖基準。它的輸出緩沖器汲取并獲得高達10mA的電流?？梢宰x取并調節編程電壓。片上存儲器在斷電后能保存基準電壓，并且如果內部器件故障意外地導致編程電壓變化，那么奇偶校驗位會(huì )指出故障。
　　可編程的電壓基準包含了IC₁，它是模擬器件公司的 AD8555 高精度自動(dòng)歸零儀表放大器，包含一塊8比特DAC作為偏移調節電路的一部分。在發(fā)生偏離其預定作用的變化時(shí)，這種單調 DAC 產(chǎn)生輸出電壓，擺動(dòng)范圍是V_SS（輸入代碼 0）至 V_DD-1 LSB（輸入代碼 255）。DAC的8比特分辨率提供的電壓步長(cháng)是V_DD和V_SS 之間差的0.39%，例如5 V電源和19.5 mV步長(cháng)。輸出電壓 (V_DAC) 下，溫度系數低于 15 ppm/℃。
　　以下方程描述了DAC的內部基準電壓V_DAC的近似值：

　　接著(zhù)的方程可求出電路的輸出電壓 V_OUT：V_OUT=GAIN(V_POS-V_NEG)+V_DAC，其中GAIN代表電路對于差分輸入的默認內部增益，大小為70。兩個(gè)輸入都接地，因此第一項接近0V或最大 10mV（由于輸入放大器誤差），而電路的輸出電壓V_OUT等于V_DAC。
　　在您對內部寄存器進(jìn)行永久編程之前，它們能改變輸出電壓，并探究作為固定電壓基準和可再編程8 比特 DAC 的電路行為。為了編程輸出電壓，可根據第一個(gè)方程和器件數據表的說(shuō)明來(lái)加上合適模式。在驗證之后，通過(guò)燒斷器件內部的多晶硅保險絲電阻，就能永久設定輸出電壓。如圖 2 所示，對于給定的輸出電壓電平，器件的絕對誤差在-40℃ ~ +140℃溫度范圍內低于0.4%。

圖 1 ， 可編程儀表放大器僅占用 8 引線(xiàn)小型 LFCSP 封裝大小，可兼作最后時(shí)刻的可調電壓雙極基準源。

圖 2， 基準電路的輸出電壓誤差在 -40℃ 和 5 V 電源供電時(shí)達到最大――0.4%。