【導(dǎo)讀】什么比基準電壓源更簡單的基本電壓恒定基準電壓呢？與所有設(shè)計主題一樣，也需要權(quán)衡取舍。本文討論了不同類型的電壓基準，它們的關(guān)鍵規(guī)格以及設(shè)計折衷，包括精度，溫度無關(guān)性，電流驅(qū)動能力，功耗，穩(wěn)定性，噪聲和成本。
有什么比基準電壓源更簡單的基本電壓恒定基準電壓呢？與所有設(shè)計主題一樣，也需要權(quán)衡取舍。本文討論了不同類型的電壓基準，它們的關(guān)鍵規(guī)格以及設(shè)計折衷，包括精度，溫度無關(guān)性，電流驅(qū)動能力，功耗，穩(wěn)定性，噪聲和成本。
理想的
一個理想的參考電壓有一個完美的初始精度并保持其電壓在負載電流，溫度和時間的變化。在現(xiàn)實世界中，設(shè)計人員必須權(quán)衡以下因素：初始電壓精度，電壓溫度漂移和滯后，電流源和吸收能力，靜態(tài)電流（或功耗），長期穩(wěn)定性，噪聲和成本。
參考類型
兩種最常見的參考類型是齊納和帶隙。齊納二極管通常用于兩端并聯(lián)拓撲中。帶隙基準通常用于三端串聯(lián)拓撲。
齊納二極管和并聯(lián)拓撲
齊納二極管是為在反向偏置擊穿區(qū)域中工作而優(yōu)化的二極管。由于擊穿是相對恒定的，因此可以通過反向驅(qū)動已知電流來產(chǎn)生穩(wěn)定的參考電壓。
齊納二極管的一大優(yōu)勢是電壓范圍廣，從2V至200V。它們還具有廣泛的功率處理能力，從幾毫瓦到幾瓦。
齊納二極管的主要缺點是它們的精度不足以用于高精度應(yīng)用，并且其功耗使其非常適合于低功率應(yīng)用。一個例子是BZX84C2V7LT1G，其擊穿電壓或標稱參考電壓為2.5V，變化范圍為2.3V至2.7V，或±8％的精度。這僅適用于精度要求不高的應(yīng)用。
齊納基準的另一個問題是輸出阻抗。上面的示例在5mA時的內(nèi)部阻抗為100Ω，在1mA時的內(nèi)部阻抗為600Ω。非零阻抗會導(dǎo)致參考電壓的額外變化，具體取決于負載電流的變化。選擇低輸出阻抗的齊納二極管可最大程度地減小這種影響。
埋入式齊納二極管是一種特殊類型的齊納二極管，由于其結(jié)構(gòu)，其比常規(guī)齊納二極管更穩(wěn)定，這使它們置于硅表面下方。
實際齊納二極管的替代品是模擬齊納二極管的有源電路。電路允許該器件極大地改善了齊納二極管的經(jīng)典局限性。MAX6330就是這樣一種器件。在100µA至50mA的負載變化范圍內(nèi)，它具有1.5％（最大值）的嚴格初始精度。這種IC的典型實現(xiàn)如圖1所示。
選擇合適的分流電阻
所有分流配置參考都需要一個與參考元件串聯(lián)的限流電阻。可以從以下公式計算得出：
RS =（VIN（最大值）– VSHUNT（最小值））/（ISHUNT（最大值）+ ILOAD（最小值））≤RS≤（VIN（min）– VSHUNT（最大值））/（ISHUNT（最小值）+ ILOAD（最大值） ）
其中：
VIN是輸入電壓范圍
VSHUNT是穩(wěn)壓電壓
ILOAD是輸出電流范圍
ISHUNT是最小并聯(lián)工作電流
請注意，無論是否存在負載，并聯(lián)電路始終消耗ILOAD（max）+ ISHUNT。
通過適當調(diào)整RS的大小，可將同一個分流器用于10VIN或100VIN。為RS選擇最大的標稱電阻器值可實現(xiàn)最低的電流消耗。請記住要提供安全余量，以結(jié)合所用電阻器的最壞情況容限。您還應(yīng)該使用以下兩個通用功率方程式之一來確保電阻器的額定功率足夠：
PR = IIN（VIN（最大）– VSHUNT）
=I²INRS
=（VIN（最大）– VSHUNT）²/ RS
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