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高精度基准电压源是模拟集成电路重要的组成部分
点击次数:15 发布时间:2019-01-07
   高精度基准电压源是当代模拟集成电路极为重要的组成部分,它为串联型稳压电路、A/D和D/A转化器提供基准电压,也是大多数传感器的稳压供电电源或激励源。另外,基准电压源也可作为标准电池、仪器表头的刻度标准和精密电流源。

  几乎在所有先进的电子产品中都可以找到电压基准源,它们可能是独立的、也可能集成在具有更多功能的器件中。例如: 在数据转换器中,基准源提供了一个绝对电压,与输入电压进行比较以确定适当的数字输出。 在电压调节器中,基准源提供了一个已知的电压值,用它与输出作比较,得到一个用于调节输出电压的反馈。 在电压检测器中,基准源被当作一个设置触发点的门限。

  理想的高精度基准电压源应该具有完美的初始精度,并且在负载电流、温度和时间变化时电压保持稳定不变。实际应用中,设计人员必须在初始电压精度、电压温漂、迟滞以及供出/吸入电流的能力、静态电流(即功率消耗)、长期稳定性、噪声和成本等指标中进行权衡与折衷。

  高精度基准电压源的实现方式

  1.电阻分压:

  只能作为放大器的偏置电压或提供放大器的工作电流。这主要是由于其自身没有稳压作用,故输出电压的稳定性完全依赖于电源电压的稳定性。

  2.普通正向二极管

  不依赖于电源电压的恒定基准电压,但其电压的稳定性并不高,且温度系数是负的,约为-2mV/℃

  3.齐纳二极管

  可克服正向二极管作为基准电压的一些缺点,但其温度系数是正的,约为+2mV/℃

  4.温度补偿性齐纳二极管

  体积小、重量轻、结构简单便于集成;但存在噪声大、负荷能力弱、稳定性差以及基准电压较高、可调性较差等缺点。这种基准电压源不适用于便携式和电池供电的场合。

  5.带隙基准源(采用CMOS,TTL等技术实现)

  运用半导体集成电路技术制成的基准电压源种类较多,如深埋层稳压管集成基准源、双极型晶体管集成带隙基准源、CMOS集成带隙基准源等。"带隙基准源"是七十年代初出现的一种新型器件,它的问世使基准器件的指标得到了新的飞跃。

  由于带隙基准源具有高精度、低噪声、优点,因而广泛应用于电压调整器、数据转换器(A/D, D/A)、集成传感器、大器等,以及单独作为精密的电压基准件,低温漂等许多微功耗运算放。

  总结

  任何系统设计的难点都在于在成本、体积、精确度、功耗等诸多因素的平衡与折衷。为具体设计选择基准源时需要考虑所有相关参数。有趣的是,很多时候选用较贵的元件反而使系统的整体成本更低,因为它可以降低制造过程中补偿和校准的花销。

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