基準电压源是当代模拟积体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转化器提供基準电压,也是大多数感测器的稳压供电电源或激励源。另外,基準电压源也可作为标準电池、仪器表头的刻度标準和精密电流源。
基本介绍
- 中文名:基準电压源
- 外文名: reference voltage source
- 拼音:ji zhun dian ya yuan
- 相关领域:电学
- 相关部件:模拟积体电路
- 作用:提供基準电压,作为稳压供电电源
基準电压源
定义
几乎在所有先进的电子产品中都可以找到电压基準源,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,基準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,基準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,基準源被当作一个设定触发点的门限。
理想基準电压源
理想的电压基準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。实际套用中,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。
基準源的类型
两种常见的基準源是齐纳和带隙基準源。齐纳基準源通常採用两端并联拓扑;带隙基準源通常採用三端串连拓
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.普通正向二极体
不依赖于电源电压的恆定基準电压,但其电压的稳定性并不高,且温度係数是负的,约为-2mV/℃
3.齐纳二极体
可克服正向二极体作为基準电压的一些缺点,但其温度係数是正的,约为+2mV/℃
4.温度补偿性齐纳二极体
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、稳定性差以及基準电压较高、可调性较差等缺点。这种基準电压源不适用于携带型和电池供电的场合。
5.带隙基準源(採用CMOS,TTL等技术实现)
运用半导体积体电路技术製成的基準电压源种类较多,如深埋层稳压管集成基準源、双极型电晶体集成带隙基準源、CMOS集成带隙基準源等。“带隙基準源”是七十年代初出现的一种新型器件,它的问世使基準器件的指标得到了新的飞跃。
由于带隙基準源具有高精度、低噪声、优点,因而广泛套用于电压调整器、数据转换器(A/D, D/A)、集成感测器、大器等,以及单独作为精密的电压基準件,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。为具体设计选择最佳基準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,因为它可以降低製造过程中补偿和校準的花销。