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基準電壓源的重要性解析

2020-03-27
來源:電源網

    很多人都知道基準電壓,那么它的作用是什么呢?由于無處不在,我們來看看基準電壓有多重要。我們平時會用到嗎?無論是汽車還是電腦等,只要是電子產品就必須以某種方式與“真實”交互。這種結合能測量出(特性:速度、壓力、長度、溫度)映射到電子產品體現在(電壓)上面。這種則需要一個衡量標準,我們所說的這個標準就是基準電壓。

    基準電壓源?到底會用到哪里?能有什么作用,能幫助我們做些什么?我們進一步了解下!

    定義:

    基準電壓源是當代模擬集成電路極為重要的組成部分,它為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路、A/D和D/A轉化器提供基準電壓,也是大多數傳感器的穩(wěn)壓供電電源或激勵源。另外,基準電壓源也可作為標準電池、儀器表頭的刻度標準和精密電流源。

    

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    基準電壓源只是一個電路或電路元件,只要電路需要,它就能提供已知電位。這可能是幾分鐘、幾小時或幾年。如果產品需要采集真實世界的相關信息,例如電池電壓或電流、功耗、信號大小或特性、故障識別等,那么必須將相關信號與一個標準進行比較。每個比較器、ADC、DAC 或檢測電路必須有一個基準電壓源才能完成上述工作。將目標信號與已知值進行比較,可以準確量化任何信號。

    理想基準電壓源

    理想的電壓基準源應該具有完美的初始精度,并且在負載電流、溫度和時間變化時電壓保持穩(wěn)定不變。實際應用中,設計人員必須在初始電壓精度、電壓溫漂、遲滯以及供出/吸入電流的能力、靜態(tài)電流(即功率消耗)、長期穩(wěn)定性、噪聲和成本等指標中進行權衡與折衷。

    基準源的類型

    兩種常見的基準源是齊納和帶隙基準源。齊納基準源通常采用兩端并聯(lián)拓撲;帶隙基準源通常采用三端串連拓

    實現方式

    1.電阻分壓:

    只能作為放大器的偏置電壓或提供放大器的工作電流。這主要是由于其自身沒有穩(wěn)壓作用,故輸出電壓的穩(wěn)定性完全依賴于電源電壓的穩(wěn)定性。

    2.普通正向二極管

    不依賴于電源電壓的恒定基準電壓,但其電壓的穩(wěn)定性并不高,且溫度系數是負的,約為-2mV/℃

    3.齊納二極管

    可克服正向二極管作為基準電壓的一些缺點,但其溫度系數是正的,約為+2mV/℃

    4.溫度補償性齊納二極管

    體積小、重量輕、結構簡單便于集成;但存在噪聲大、負荷能力弱、穩(wěn)定性差以及基準電壓較高、可調性較差等缺點。這種基準電壓源不適用于便攜式和電池供電的場合。

    5.帶隙基準源(采用CMOS,TTL等技術實現)

    運用半導體集成電路技術制成的基準電壓源種類較多,如深埋層穩(wěn)壓管集成基準源、雙極型晶體管集成帶隙基準源、CMOS集成帶隙基準源等?!皫痘鶞试础笔瞧呤甏醭霈F的一種新型器件,它的問世使基準器件的指標得到了新的飛躍。由于帶隙基準源具有高精度、低噪聲、優(yōu)點,因而廣泛應用于電壓調整器、數據轉換器(A/D, D/A)、集成傳感器、大器等,以及單獨作為精密的電壓基準件,低溫漂等許多微功耗運算放。

    總結:

    任何系統(tǒng)設計的難點都在于在成本、體積、精確度、功耗等諸多因素的平衡與折衷。為具體設計選擇最佳基準源時需要考慮所有相關參數。有趣的是,很多時候選用較貴的元件反而使系統(tǒng)的整體成本更低,因為它可以降低制造過程中補償和校準的花銷。這就是基準電壓的重要性,需要大家不斷積累。

    

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