“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、帶溫度補償的電壓源，例如，電壓值為1.225V、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）型拓撲結構。

　　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(gè)外部串聯(lián)電阻RS，該電阻用來(lái)設置供給負載的最大電流（見(jiàn)圖1a）。選擇RS，使電源電壓VS、負載電流IL以及參考源的反向電壓VR的變化范圍達到預期值，同時(shí)保證流過(guò)參考源的反向電流維持在可以接受的水平。當負載幾乎是常量以及電源變化很小時(shí)，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(gè)電壓參考和一個(gè)控制輸出電壓的放大器（見(jiàn)圖1b）。其參考電壓源通常為溫度補償帶隙或埋入齊納型。當負載電流是可變的，以及在溫度變化時(shí)對輸出電壓變化要求很?chē)栏竦那闆r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(gè)特性是初始輸出電壓精度和溫度系數。理想電壓參考的初始精度應該很好，并且不隨電源電壓、溫度、負載電流和時(shí)間的改變而變化，雖然這無(wú)法達到。在無(wú)法校正或不方便校正的系統中，電壓參考IC的初始精度很重要。通常，它通過(guò)整個(gè)系統的校正得到。

　　初始精度的定義條件是輸入電壓固定，以及無(wú)負載電流（對串聯(lián)型）或偏置電流固定（對并聯(lián)型）。溫度系數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極性為正，有些則為負。在許多模數轉換器應用中，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(gè)溫度范圍內對系統進(jìn)行校正，則無(wú)法校正溫度系數，而在整個(gè)溫度范圍內對系統進(jìn)行校正費用很高。因此，要達到最佳性能，精密轉換器應該選擇低溫度系數的電壓參考。

　　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）轉換器或者其他開(kāi)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。絕大多數參考源在不帶來(lái)參考電壓誤差的情況下，甚至無(wú)法吸入10nA的電流。雖然過(guò)去5年設計的許多參考源能夠吸入一定量的電流，還是應該仔細查看數據手冊來(lái)確認。

　　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(shí)它也稱(chēng)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(lèi)似于在電壓參考和電源之間串聯(lián)了一個(gè)電阻的齊納二極管。但是，并聯(lián)電壓參考精度更高，溫度穩定性更好。（b）某些串聯(lián)電壓參考IC采用了復雜的參考電壓技術(shù)，如溫度系數曲線(xiàn)校正電路和激光微調、薄膜電阻，以改善溫度系數和提高初始精度。

　　6 什么是電壓參考IC的輸出電壓溫度滯后效應？

　　在連續但方向相反的溫度變化過(guò)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。該效應引起的誤差與相關(guān)系統的溫度變化過(guò)程成比例。該參數與所采用的電路設計和電壓參考IC的封裝類(lèi)型有關(guān)。

　　7 長(cháng)期穩定性怎樣影響電壓參考IC的性能？

　　長(cháng)期穩定性是在25℃的溫度下，測試1000小時(shí)，器件樣品輸出電壓的漂移。輸出電壓隨時(shí)間逐漸變化，在最初500小時(shí)內變化最大。該參數在高性能應用或者無(wú)法進(jìn)行定期校正的應用中很重要。

　　8 電壓參考IC可立即導通和關(guān)斷嗎？

　　這些器件導通后通常在200μs之內達到其最終值的0.1%以?xún)?，當器件工作于最低壓差和大負載情況下時(shí)，導通時(shí)間可能會(huì )增加到1ms。

　　快速導通參考電壓IC通常允許終端用戶(hù)在不需要時(shí)關(guān)閉電源，并在打開(kāi)電源時(shí)能夠快速響應。

　　9 電壓參考內部電路的主要特性是什么？

　　這種電路必須同時(shí)擁有低功耗、低噪聲以及低漂移特性。同時(shí)最佳情況是具有線(xiàn)性溫度系數，優(yōu)秀的長(cháng)期穩定性，低的熱滯后效應。一個(gè)電路實(shí)例是使用兩個(gè)結型場(chǎng)效應管（JFET），其中之一具有額外通道注入，以提高其夾斷電壓。通過(guò)使兩個(gè)場(chǎng)效應管的漏極電流相同，將夾斷電壓的差異放大以形成高度穩定的電壓參考。