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1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 高精度电压基准及其应用 解放军电子工程学院 施自胜梁态飞 摘要 本文介绍了德州仪器公司产品线的高精度电压基准芯片既的结构 、原 理并给出了应用实例 。 可广泛应用于仪器仪表电路 、高精度直流电源 电路及 、 电路 。 关键词电压基准 埋层齐纳二极管 精度 入 蒸 概述 是高精度电压基准集成电路 口 经激光调校后其 温漂在工业温度范围内低至 耐 , 而在军品温度范围内也 可达到 耐 。 由于无需外加恒温装置 , 因而功耗低 、 升
2、温快 、 稳定性好 、噪声低。 的输出电压几乎不随供电电 源电压及负载变化 。 通过调整外接电阻 , 输出电压的稳定性及温 度漂移可降到最小 。 至的单电源供电电压及优异的全 面性能使成为仪器 、 刃 、 及高精度直流电源应用的 理想选择 。 它的特点及引脚功能 高精度输出 士 超低温度漂移毛 高稳定性耐小时典型值 高负载调整率 蒸岁 , 蕊 夕 宽供电电压范围至 低噪声 林 一 至内 低静态电流 簇 的内部电路图及引脚定义如图所示 。 图中 芯片电源脚 , 电压范围是至 外接调整电阻脚 , 调整输出电压稳定度及温度漂移 输出噪声衰减 们。 公共脚 输出脚 。 在的组成方框图中 , 埋层齐纳二
3、极管提供约电 压加到运放的同相端 。 电阻 、 及经激光调校后确保输 出为准确的 。 的偏置 电流由输出电压经提供 。 与 外接在脚上的电阻一起 , 供用户调整运放的增益 , 从微调输 出电压 。 由于的温度系数与 、 、 严格匹配 , 所以微调输 出电压时对其温度漂移影响极小 。 输出电压中的噪声卞要是碑 层齐纳二极管引起的 , 故实际应用是要在却和脚间加上旁路 电容 , 与形成低通滤波器以滤除上的噪声 。 十 盆 , , 夏 晶豁涪悄 图 卫 三 组成框图及引脚定义 实际应用经验 朋 是高性能集成电路 。 为了能在实际应用中充分发挥 器件的性能 , 应当注意板图设计 、 输出噪声抑制设计及
4、输出电压 微调电路设计 。 板图设计 板图设计时 , ”菊花”型布线可有效地降低输出 电压误差 、 输 出噪声及电源祸合噪声 。 公共地线应当按图 所示连接以确保祸 合电阻最小 。 公共地线 、 供电电源线尤其是连接负载的导线应当 导电性能 良好 , 可选用粗铜线或镀银铜线 。 实际上 , 连接负载的 导线若有。的 ,串联电阻 , 则当负载电流为时 , 就会产生 的输出误差电压 , 这将严重影响基准电压源输出电压的精 度 。 撇尸岁 世界电子元器件 口口斌 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rig
5、hts reserved. 嘿黝黝黝黝鞭麟黝黝撇黝蘸黝鬓撇蘸 输出电压调整 输出电压调整电路如图所示 。 原集成电路内部的电阻经温 度系数匹配设计 、 阻值经过激光调校后 , 其抑制温度漂移的电路 设计己达到最佳 , 外接电阻调整输出电压必然会引起输出电压 的额外温度漂移 。 图中的微调电阻经大电阻接到输出调整 脚 , 实现对输出进行精细调整 。 很大 , 达 , 不仅可实现精细 调整 , 而且大大降低了与内部电阻温度系数失配引入的温漂 。 调整电位器应选用高质量的 , 特别是接触可靠 、触点无抖动。 的 , 其量化误差仅为 。 普通稳压电源输出电压因纹波太 大而无法保证刃的精度 , 而既的噪
6、声电压仅为 , 可 以保 证加的精度 。 图是低噪声精确电压基准 。 为了进一步滤 除基准源输出的噪声 , 输出端增加了一节低通滤波器 。 图中 , 运 放用作电压跟随器 , 、 是低通滤波器 , 用于滤除 卫 输出 电压中的噪声以及运放的内部噪声 。 截止频率为 。 、 用来改善运放闭环工作的稳定性 。 图的输出调整 图 ”菊花”型布线 噪声衰减 执 的输出噪声主要是来 自于埋层齐纳二极管 。 在脚 与地之间并上电容 图 中的 , 与参见图一起构成低通 滤波器可有效地衰减高频噪声 。 当外接电容为时 , 与 。的 形成的低通滤波器截止频率为 价 。 若要进一步抑制噪声 , 可适 当提高噪声衰
7、减电容的电容量 。 飞 , 双路 电压基准 有的器件如运放需要双路电源供电 , 以获得更好的性能 。 正 常运用的拙只能输出单路 。 图给出了输出 、一 双路基准源的实现电路 。 图中 , 第一路输出直接取 自于 皿执 的 脚 。 当然 , 也可应用图 电路来进一步滤除噪声 。 第 立路 一 输出实际上借助于单位增益反相运算放大器实现的 。 为了保证 一 的高精度及温度稳定性 , 运放的选择与设计必须 仔细 , 如采取措施来抑制零漂等 。 相对来说。的温度稳定性 和精度都不及 。 尽管如此在需要正 、负对称电压源时, 与任 何稳压电源输出的电压相比 , 这一方案提供的电庄稳定性与噪 声性能都要好得多 。 图 低噪声精确电压基准 典型应用 低噪声精确电压基准 在对弱信号的检测过程中 , 往往要用高精度的刀 把弱信号 转换为数字信号送给微控制器进一步处理 。 对于位 、 参考源 图 、一 双电压基准 世界电子元器件 口 尸 夕黝