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作者：ADI公司 大多數系統設計人員都在電路設計中使用了電壓基準，雖然很多人都同意“性能有可能最終受限于基準”的說(shuō)法，但似乎并不清楚其中的原因。由于市面上供應的基準產(chǎn)品非常之多，因此設計人員在選擇時(shí)往往基于價(jià)格與精度的權衡折衷，并僅僅將初始準確度和 TC（溫度系數）規格用作精度的衡量尺度。隨著(zhù)技術(shù)、應用的發(fā)展，電壓基準也有所發(fā)展，就重要性而言，諸如噪聲、熱穩定性、負載和電壓調節以及尺寸等要求與顯而易見(jiàn)的精度規格同樣重要、甚至重要性更高。所以如今再沿用老式的電壓基準IC進(jìn)行設計，就無(wú)法滿(mǎn)足系統所需的性能要求了。 電壓基準是任何混合信號設計的核心，它設定了對任何信號進(jìn)行評價(jià)的標準，因而確定了系統性能的極限。傳統上，基準最明顯的規格可以反映其總體平均性能，但是并不全面，還有一些影響系統性能的特點(diǎn)，雖然影響方式很細微，但同樣重要。例如在高分辨系統中，噪聲指標的重要性就有可能超出絕對輸出；在汽車(chē)電路中，安全承受高電壓或驅動(dòng)重負載的能力，也許和精度一樣重要。許多系統設計人員并未意識到，某些新型基準產(chǎn)品專(zhuān)門(mén)針對這些特殊應用進(jìn)行了優(yōu)化，例如ADI的串聯(lián)基準電壓LT6654、LTC6655 和 LT6656就選擇了特點(diǎn)與規格相結合的組合，可使它們與常見(jiàn)的應用兼容。 在下圖中可以看到，除了許多標準特點(diǎn)如高精度、低壓差和面積小尺寸外，LT6654、LTC6655 和 LT6656這三款基準還具有專(zhuān)用特點(diǎn)的不同組合，例如極低的噪聲、寬溫度范圍或寬電源范圍，本文將介紹幾種典型的系統以及它們所需的特點(diǎn)。 
滿(mǎn)足測試測量系統不打折扣的高精度 測試和測量系統要求不打任何折扣的最高精度及穩定性，它們還必須擁有盡可能低的噪聲以確保實(shí)現可重復的測量，實(shí)例包括高精度萬(wàn)用表、電子天平和自動(dòng)化測試設備。在正常情況下，齊納基準是上佳的選擇，然而很多系統并不具備齊納基準所要求的供電余量，而且齊納基準的可用輸出電壓數目有限，在需要低壓差基準或輸出電壓低于5V的場(chǎng)合。精準基準LTC6655表現出色，而且還達到了齊納基準的精度和穩定性，憑借0.025%的準確度、2ppm/℃ 的漂移以及所有基準IC中最低的噪聲，提供了出眾的性能和靈活性，其極低的噪聲典型值僅為1/4 ppm，低于任何其他電壓基準，從而使其成為ADI的LTZ1000超級齊納基準同等系列級別的產(chǎn)品。
在數據采集系統中，低頻噪聲是最難消除的，因為高頻噪聲可利用平均處理有效地濾出或降低。LTC6655僅具有500mV的壓差，因而與低電壓電源兼容。此外，它還擁有7種輸出電壓選項，卓越的熱遲滯 電壓抑制和負載調節性能，并在3種溫度條件下，進(jìn)行了全面的測試以確保其品質(zhì)。在電源電壓不斷下降的趨勢下，LTC6655實(shí)現了極高的性能。如需更低噪聲，則可并聯(lián)連接多個(gè)LTC6655器件，如下圖所示，噪聲以基準數目的平方根而下降，因此該電路的噪聲為一個(gè)基準的典型噪聲的一半。
輕松應對汽車(chē)和工業(yè)應用中的高電源電壓 汽車(chē)和工業(yè)應用領(lǐng)域對精度和噪聲要求可能有所不同，但通常是相當嚴格的，真正的困難在于有可能會(huì )有很高的電源電壓，例如工業(yè)系統或汽車(chē)負載突降故障。另一項挑戰就是需要在很寬的溫度范圍內提供高性能，這可能從-40℃至125℃或更高溫。低噪聲基準LT6654可以符合非常寬范圍的要求，它具有0.05%的準確度、10ppm/℃的漂移和僅1.6ppm的噪聲，該器件能在寬電源范圍內運作，從僅比基準電壓高100mV至高達36V，輸出驅動(dòng)電流為10mA，具有8ppm/mA的負載調整率，并在整個(gè)頻率范圍內實(shí)現了卓越的電壓抑制和負載調節性能，這些特點(diǎn)可有助于滿(mǎn)足諸如大電流注入測試和抗電源噪聲等特殊要求。此器件也可用作精準的穩壓器，以實(shí)現最佳的總體系統性能。當然，其技術(shù)規格針對-40℃至125℃的溫度范圍，并采用SOT-23封裝，因此幾乎可在任何地方使用�？傊�，LT6654具有最佳的整體特性組合，因而能夠合適非常寬廣的應用范圍。
完美匹配有低功率、高精度要求的便攜式應用 便攜式和遠程安裝系統需要使用非常低的功率但要保持高精度。低功率、高精度和堅固性設計（可容許電池系統中的常見(jiàn)故障情況）的組合對設計人員的基準IC選擇造成了嚴重的限制。串聯(lián)電壓基準LT6656是一款獨特的器件，在＜1μA的電源電流下具有0.05%準確度和10ppm/℃漂移，盡管功率不高，但它能提供高達5mA的輸出驅動(dòng)電流，因此也是一款精準的穩壓器，并可用于給電路供電和提供一個(gè)基準。
另外 它還能承受電源和輸出反向，而不會(huì )吸收大量的電流，這種特點(diǎn)組合確保了性能和可靠性，能夠解決一度曾經(jīng)被認為是很難解決的設計難題。當把某個(gè)基準推至其性能極限時(shí)，一些細微的影響將會(huì )導致誤差的增加，這些影響包括由于熱效應如IR回流焊和熱遲滯所引起的輸出電壓漂移以及IC組件的長(cháng)期漂移，而了解這些對于產(chǎn)品的成功設計可謂至關(guān)重要。ADI的芯片數據手冊詳細描述了這些影響，并提供了指引以實(shí)現期望的漂移以及改善穩定性的方法。ADI公司在這些高精度產(chǎn)品中，傾注了數十載的設計和制造經(jīng)驗會(huì )，并制造了一些當今世界上最高性能的基準產(chǎn)品，它們都運用了最先進(jìn)的測試方法，在多種溫度條件下進(jìn)行全面測試，以確保這些高性能產(chǎn)品的質(zhì)量。
總結 面對千差萬(wàn)別的眾多產(chǎn)品，為系統設計選擇最為合適的電壓基準可以說(shuō)是一項艱巨的任務(wù)。ADI提供的這幾款產(chǎn)品均將謹慎選擇的性能和特點(diǎn)，與最高質(zhì)量的制造工藝相結合，大大簡(jiǎn)化了“如何選擇電壓基準”這一任務(wù)。除此之外，ADI公司提供的基準電壓源產(chǎn)品有多種性能和溫度等級，以及幾乎所有已知的封裝類(lèi)型。從最高精度產(chǎn)品到小型廉價(jià)產(chǎn)品，應有盡有。憑借龐大的基準電壓源產(chǎn)品庫，ADI公司的基準電壓源可滿(mǎn)足幾乎所有應用的需求。 |
