如何選擇基準(zhǔn)電壓源？

雖然每種模擬IC類型都有必須優(yōu)化的特定參數(shù)，但這里將探討基準(zhǔn)電壓源——可產(chǎn)生穩(wěn)定、精確直流電壓的器件，該器件決定了ADC、DAC和其他模擬電路的精度。

基準(zhǔn)電壓源旨在產(chǎn)生精確的電壓，因此輸出電壓的數(shù)值和精度顯然很重要。 此外，應(yīng)考慮特定器件的參數(shù)，比如溫度漂移、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、輸出電路、裕量和噪聲。

目前產(chǎn)品的輸出電壓范圍有限，幾乎所有產(chǎn)品都在+0.5 V和+10 V范圍內(nèi)。就我所知，目前市場(chǎng)上沒有三引腳負(fù)基準(zhǔn)電壓源[iv]，但可搭配雙引腳（分流）基準(zhǔn)電壓源和正/負(fù)電源使用。 除了輸出固定電壓的基準(zhǔn)電壓源，某些基準(zhǔn)電壓源還允許通過一個(gè)或兩個(gè)外部電阻對(duì)輸出編程。 當(dāng)然，這些基準(zhǔn)電壓源的精度和穩(wěn)定性受電阻的精度和穩(wěn)定性以及基準(zhǔn)電壓源自身的內(nèi)部精度影響。

那么，我們希望有怎樣的精度和穩(wěn)定性呢？ AD588最大初始誤差額定值為0.01%（1/10,000，或約為13位），最大溫度系數(shù)為1.5 ppm/°C。 在–40°C至+100°C工業(yè)溫度范圍內(nèi)，這會(huì)導(dǎo)致210 ppm的變化量，或者說12位時(shí)的1 LSB。 因此，如果不采用溫度補(bǔ)償，那么在溫度范圍內(nèi)我們能夠保證的最佳未校準(zhǔn)絕對(duì)精度約為12位[v]。 如果我們以昂貴的高精度電壓為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)（機(jī)架式設(shè)備，非IC），然后將輸入IC的溫度范圍限制在室溫的±20°C左右，那么我們也許能獲得大約16位的溫度補(bǔ)償絕對(duì)精度。

然而，如果溫度在較大范圍內(nèi)變動(dòng)，熱機(jī)械遲滯會(huì)將基準(zhǔn)電壓源的可重復(fù)性限制在14位左右，而無論它們是否校準(zhǔn)得很好，也無論是否進(jìn)行了溫度補(bǔ)償。

很多基準(zhǔn)電壓源數(shù)據(jù)手冊(cè)會(huì)給出長(zhǎng)期漂移——通常約為25 ppm/1000小時(shí)。 這一誤差與時(shí)間的平方根成比例關(guān)系，即25 ppm/1000小時(shí) ≈ 75 ppm/年。 實(shí)際比例似乎（不一定）比這更好一點(diǎn)，因?yàn)槔匣俾释ǔＴ诮?jīng)過前幾千小時(shí)之后會(huì)有所降低。 因此，得到一個(gè)約14位的圖。

基準(zhǔn)電壓源輸出架構(gòu)的兩種基本類型是串聯(lián)和分流。 分流基準(zhǔn)電壓源類似于齊納二極管，它具有兩個(gè)引腳，以固定電壓吸取可變電流。 串聯(lián)穩(wěn)壓器有三個(gè)引腳——輸入、輸出和接地。 在輸入端施加一個(gè)高于基準(zhǔn)電壓的直流電壓，然后輸出精確的基準(zhǔn)電壓。 大部分基準(zhǔn)電壓源要求輸入電壓高于輸出1 V或更多，但低壓差基準(zhǔn)電壓源允許兩者之差低至幾十或幾百mV。

最簡(jiǎn)單的串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源具有射極跟隨器輸出級(jí)，并且只能提供源電流，但很多基準(zhǔn)電壓源應(yīng)用要求基準(zhǔn)電壓源同時(shí)也能吸取電流。 當(dāng)應(yīng)用要求電流雙向流動(dòng)時(shí)，必須檢查這一點(diǎn)。

用來生成精密基準(zhǔn)電壓的機(jī)制有時(shí)候可能充滿噪聲，因此檢驗(yàn)基準(zhǔn)電壓源噪聲對(duì)于應(yīng)用而言是否足夠低是很重要的。 中頻段噪聲（高于100 Hz）的頻譜密度可能為幾十mV/√Hz或更高，但通?？墒褂秒娙轂V除，前提是基準(zhǔn)電壓源采用容性負(fù)載時(shí)能夠穩(wěn)定工作。 注意，就算基準(zhǔn)電壓源工作穩(wěn)定，容性負(fù)載也有可能會(huì)增加開啟時(shí)間。 低頻噪聲比較麻煩，通常位于低頻段內(nèi)，即0.1 Hz至10 Hz。 低頻噪聲只要不超過5 μV峰峰值就行了，1 μV至2 μV峰峰值就更理想了。

適用于通用模擬IC的其他考慮因素也同樣適用于基準(zhǔn)電壓源。