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为何需要基准电压源?

贸泽电子设计圈 2020-01-26 14:00 次阅读

为何需要基准电压源?  

这是一个模拟世界。无论汽车、微波炉还是手机,所有电子设备都必须以某种方式与“真实”世界交互。为此,电子设备必须能够将真实世界的测量结果(速度、压力、长度、温度)映射到电子世界中可测的量(电压)。当然,要测量电压,您需要一个衡量标准。该标准就是基准电压。对系统设计人员而言,问题不在于是否需要基准电压源,而是使用何种基准电压源?

基准电压源只是一个电路或电路元件,只要电路需要,它就能提供已知电位。如果产品需要采集真实世界的相关信息,例如电池电压或电流、功耗、信号大小或特性、故障识别等,那么必须将相关信号与一个标准进行比较。每个比较器ADCDAC或检测电路必须有一个基准电压源才能完成上述工作(图1)。将目标信号与已知值进行比较,可以准确量化任何信号。  

图1:ADC的基准电压源的典型用法   基准电压源规格

基准电压源有很多形式并提供不同的特性,但归根结底,精度和稳定性是基准电压源最重要的特性,因为其主要作用是提供一个已知输出电压。相对于该已知值的变化是误差。基准电压源规格通常使用图2定义来预测其在某些条件下的不确定性。

图2:高性能基准电压源规格(部分)   初始精度

在给定温度(通常为25°C)下测得的输出电压的变化。虽然不同器件的初始输出电压可能不同,但如果它对于给定器件是恒定的,那么很容易将其校准。

温度漂移

该规格是基准电压源性能评估使用最广泛的规格,因为它表明输出电压随温度的变化。温度漂移是由电路元件的缺陷和非线性引起的,因此常常是非线性的。

对于许多器件,温度漂移(TC - Temperature Coefficient,以ppm/°C为单位)是主要误差源。温度漂移一致的器件,是可以校准的。关于温度漂移的一个常见误解是认为它是线性的。这导致了诸如“器件在较小温度范围内的漂移量会较少”之类的观点,然而事实常常相反。TC一般用“黑盒法”指定,以便让人了解整个工作温度范围内的可能误差。它是一个计算值,仅基于电压的最小值和最大值,并不考虑这些极值发生的温度。

对于在指定温度范围内具有非常好线性度的基准电压源,或者对于那些未经仔细调整的基准电压源,可以认为最差情况误差与温度范围成比例。这是因为最大和最小输出电压极有可能是在最大和最小工作温度下得到的。然而,对于经过仔细调整的基准电压源(通常通过其非常低的温度漂移来判定),其非线性特性可能占主导地位。

例如,指定为100ppm/°C的基准电压源倾向于在任何温度范围内都有相当好的线性度,因为元件不匹配引起的漂移完全掩盖了其固有非线性。相反,指定为5ppm/°C的基准电压源,其温度漂移将以非线性为主。

这在图3所示的输出电压与温度特性的关系中很容易看出。注意,其中展示了两种可能的温度特性。未补偿的带隙基准电压源表现为抛物线,最小值在温度极值处,最大值在中间。此处所示的温度补偿带隙基准电压源(如LT1019)表现为“S”形曲线,其最大斜率接近温度范围的中心。在后一种情况下,非线性加剧,从而降低了温度范围内的总体不确定性。

图3:基准电压源温度特性

温度漂移规格的最佳用途是计算指定温度范围内的最大总误差。除非很好的理解了温度漂移特性,否则一般不建议计算未指定温度范围内的误差。   长期稳定性

该规格衡量基准电压随时间变化的趋势,与其他变量无关。初始偏移主要由机械应力的变化引起,后者通常来源于引线框架、裸片和模塑化合物的膨胀率的差异。这种应力效应往往具有很大的初始偏移,尔后随着时间推移,偏移会迅速减少。初始漂移还包含电路元件电气特性的变化,其中包括器件特性在原子水平上的建立。更长期的偏移是由电路元件的电气变化引起的,常常称之为“老化”。与初始漂移相比,这种漂移倾向于以较低速率发生,并且随着时间推移变化速率会进一步降低。因此,它常常用“漂移/√khr”来表示。在较高温度下,基准电压源的老化速度往往也更快。

这一规格常常被忽视,但它也可能成为主要误差源。它本质上是机械性的,是热循环导致芯片应力改变的结果。经过很大的温度循环之后,在给定温度下可以观察到迟滞,其表现为输出电压的变化。它与温度系数和时间漂移无关,会降低初始电压校准的有效性。

在随后的温度循环期间,大多数基准电压源倾向于在标称输出电压附近变化,因此热迟滞通常以可预测的最大值为限。每家制造商都有自己指定此参数的方法,因此典型值可能产生误导。估算输出电压误差时,数据手册(如LT1790和LTC6652)中提供的分布数据会更有用。   其他规格

根据应用要求,其他可能重要的规格包括:

电压噪声

线性调整率/PSRR

负载调整率

压差

电源电压范围

电源电流

基准电压源类型

基准电压源主要有两类:分流和串联。串联和分流基准电压源参见图4。

图4:基准电压源   分流基准电压源

分流基准电压源是两端器件,通常设计为在指定电流范围内工作。虽然大多数分流基准电压源是带隙类型并提供多种电压,但可以认为它们与齐纳二极管型一样易用,事实也确实如此。

最常见的电路是将基准电压源的一个引脚连接到地,另一个引脚连接到电阻。而电阻的一个引脚连接到电阻,另一个引脚连接到电源。这样,它实质上变成一个三端电路。基准电压源和电阻的公共端是输出,而电阻电压源和电阻的公共端也是输出。电阻的选择必须适当,使得在整个电源范围和负载电流范围内,通过基准电压源的最小和最大电流都在额定范围内。如果电源电压和负载电流变化不大,这些基准电压源很容易用于设计。如果其中之一或二者可能发生重大变化,通常会导致电路实际耗散功率比标称情况所需大得多。从这个意义上讲,它可以被认为像A类放大器一样运作。

分流基准电压源的优点包括:设计简单,封装小,在宽电流和负载条件下具有良好的稳定性。此外,它很容易设计为负基准电压源,并且可以配合非常高的电源电压使用(因为外部电阻会分摊大部分电位),或配合非常低的电源电压使用(因为输出可以仅低于电源电压几毫伏)。分流产品包括LT1004、LT1009、LT1389、LT1634、LM399和LTZ1000。典型分流电路如图5所示。

图5:分流基准电压源   串联基准电压源

串联基准电压源是三(或更多)端器件。它更像低压差(LDO)稳压器,因此其许多优点是相同的。最值得注意的是,其在很宽的电源电压范围内消耗相对固定的电源电流,并且只在负载需要时才传导负载电流。这使其成为电源电压或负载电流有较大变化的电路的理想选择。它在负载电流非常大的电路中特别有用,因为基准电压源和电源之间没有串联电阻。

串联产品包括LT1460、LT1790、LT1461、LT1021、LT1236、LT1027、LTC6652、LT6660等等。LT1021和LT1019等产品可以用作分流或串联基准电压源。串联基准电压源电路如图6所示。

图6:串联基准电压源    

原文标题:干货 | 如何选择合适的基准电压源?(一)

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MC33761 LDO稳压器 80 mA 1 V 高PSRR 低噪声 带开/关控制

1是一款低压差(LDO)开关稳压器,具有出色的噪声性能。由于其创新设计,该电路在没有外部旁路电容的情况下达到令人印象深刻的40uVRMS噪声水平。这款LDO采用小型SOT-23 5引线封装,在空间和噪声非常高的情况下代表了理想设计师的选择。 没有外部带隙电容可加快唤醒信号的响应时间并将其保持在40us(重复模式)内,使MC33761成为便携式应用的理想选择。 MC33761低压差(LDO)线性稳压器还采用了一种新颖的架构,可防止存在过多的下冲快速瞬态突发,如在任何突发系统中。 最后,静态线路调节优于-75dB,它自然屏蔽下游电子设备免受波动线的影响。 特性 超低噪音:150 nV / sq。根Hz @ 100 Hz,40mVRMS 100 Hz - 100 kHz典型值,I out = 60 mA,Co = 1.0mF 从OFF到ON的快速响应时间:200 Hz重复频率时典型值为40ms 准备1.0 V平台:ON,900 mV高电平 额定输出电流80 mA具有100 mA峰值容量 典型压降90 mV @ 30 mA,160 mV @ 80 mA 纹波抑制:70 dB @ 1.0 kHz 1.5%输出精度@ 25°C 热关机 V out 可在2.5 V,2.8 V,2.9 V,3.0 V下使用,5.0...
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MC33761 LDO稳压器 80 mA 1 V 高PSRR 低噪声 带开/关控制

MC7900 线性稳压器 1 A 5 V 负极

固定输出负线性稳压器旨在作为流行的MC7800系列器件的补充。该负电压调节器提供与MC7800器件相同的七电压选项。此外,负系统MC7900系列还提供MECL系统中常用的一个额外电压选项。 这些线性稳压器具有-5.0 V至-24 V的固定输出电压选项,采用限流,热关断和安全区域补偿 - 使其在大多数工作条件下非常坚固。通过充分的散热,它们可以提供超过1.0 A的输出电流。 规格: MC7900AC MC7900B MC7900C 容差 2% 4% 4% 温度范围 0°C至+ 125°C -40°C至+ 125°C 0°C至+ 125° C 包装 D2PAK,TO-220 D2PAK,TO-220 D2PAK,TO -220 特性 无需外部组件 内部热过载保护 内部短路电流限制 输出晶体管安全区域补偿 2%电压T可用油酸(参见订购信息) 无铅包可能有货。 G-Suffix表示无铅铅涂层。 电路图、引脚图和封装图...
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MC7900 线性稳压器 1 A 5 V 负极

LV5686PVC 线性稳压器 3通道 带6个高侧开关

PVC是用于汽车音响系统的多电压调节器。该IC具有3个稳压器,5V输出用于微控制器,9.85V输出用于照明,9V输出用于音频控制,6个高端开关。关于保护电路,它具有过流保护,过压保护和热关断功能。该IC最适用于汽车音响系统。 特性 3系统稳压器: VDD(MCU)照明音频 6个高侧开关 过流保护 BATT。检测:欠压1(
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LV5686PVC 线性稳压器 3通道 带6个高侧开关

FDMF2011 高性能100V智能功率级模块

11 电路图、引脚图和封装图
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FDMF2011 高性能100V智能功率级模块

MC33375 LDO稳压器 300 mA 高PSRR 带开/关控制

5系列是微功率低压差(LDO)线性稳压器,提供各种输出电压以及封装,SOT-223和SOP-8表面贴装封装。这些器件具有极低的静态电流,能够提供高达300mA的输出电流。输出端存在短路,内部热关断电路提供内部电流和热限制保护。 MC33375有一个控制引脚,允许逻辑电平信号关闭或转向 - 关于稳压器输出。 由于低输入至输出电压差和偏置电流规格,这些器件非常适用于电池供电的计算机,消费类和工业设备,其中延长了有用的电池寿命理想。 特性 低静态电流(OFF模式下为0.3 mA; ON模式下为125 mA) I O = 10 mA时输入至输出电压差为25 mV,I O时为260 mV = 300 mA 极其严格的线路和负载调节 稳定,输出电容仅为0.3 2.5 m输出电压3 mF 内部电流和热限制 逻辑电平开/关控制 应用 终端产品 电池供电的消费类产品 HandHeld Instruments 可携式摄像机和相机 摄像机和相机 电路图、引脚图和封装图...
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MC33375 LDO稳压器 300 mA 高PSRR 带开/关控制

FAN48617 固定输出同步TinyBoost®稳压器

17 电路图、引脚图和封装图
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FAN48617 固定输出同步TinyBoost®稳压器

NCP1594A 同步DC-DC降压转换器 集成 2.9至5.5 V 4A 开关频率高达2 MHz

4A提供了极大的灵活性,可以进行设计优化。该部件能够优化尺寸与效率之间的权衡和可调节性,以满足各种POL应用。可调功能包括软启动时序,开关频率,输出电压和工作模式(固定CCM模式或DCM / CCM操作)。附加功能包括REFIN输入,允许使用外部参考,可用于DDR终端应用。可通过两个输入选择九个输出电压,或者可通过两个外部电阻在外部调节该部件.NCP1594A具有过流,欠压和热故障保护功能。该部件在-40C至85C之间完全指定。 特性 优势 2.9 V至5.5V的操作 允许从3.3V或5V总线轨操作 可调频率从500 kHz到2 MHz 优化总体规模与效率的权衡 9固定输出电压或外部可调低至0.6V 节省外部电阻和/或提供设计灵活性 欠压,过流和过温保护 保护IC免受故障 可调节软启动 设置受控输出斜坡上升时间 安全启动到prebias输出 防止来自输出电容器的反向电流 外部参考输入 允许更改输出并可用于DDR终止应用程序 逐周期过流 防止过流情况 可调开关频率从500kHz到2MHz 在规模和效率方面优化设计 REFIN输入 允许在...
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NCP1594A 同步DC-DC降压转换器 集成 2.9至5.5 V 4A 开关频率高达2 MHz

LV52117QA 用于LCD面板的双输出DC-DC转换器

7是一款高电流双输出DC-DC转换器,可产生正电压和负电压。 LV52117特别适用于LCD显示器等电源应用。 特性 集成1.5MHz同步升压和逆变器转换器 2.75V至4.6V输入电压范围 4.6V至5.8V可调正输出(VDCO1) -5.8V至-4.6V可调负输出(VDCO2) 输出电流高达100mA 脉冲跳跃模式低负载条件 过流/短路保护 终端产品 液晶面板 电路图、引脚图和封装图
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LV52117QA 用于LCD面板的双输出DC-DC转换器

LP2951_XFCS LDO稳压器 100 mA 带有错误标志输出

_XFCS 电路图、引脚图和封装图
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LP2951_XFCS LDO稳压器 100 mA 带有错误标志输出

KA78R LDO稳压器 1 A 5至15V 带固定输出

XC是一款适用于各种电子设备的低压差稳压器。它提供带有TO-220-4引线全模封装的恒压电源。在满额定电流(1A)下,KA78RXXC的压差低于0.5V。该稳压器具有各种功能,如峰值电流保护,热关断,过压保护和输出禁用功能。 特性 1A / 3.3V,5V,8V,9V ,12V,15V输出低压差稳压器 TO-220全模封装(4pin) 过流保护,热关机 过压保护,短路保护 带输出禁用功能 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 23:02 103次 阅读
KA78R LDO稳压器 1 A 5至15V 带固定输出

NCV8537 LDO稳压器 500 mA 低压差

7是一款高性能低压差线性稳压器。该器件基于流行的NCV8535,保留了其前代产品的所有最佳功能,包括高精度,出色的稳定性,低噪声性能和反向偏置保护,但现在包含一个电源良好输出信号,可以监控电源系统。 NCV8537完全符合AECQ100和PPAP标准。该器件的工作温度范围为-40℃至125℃,可提供固定或可调输出,采用10引脚3x3 mm DFN封装。 特性 优势 线路和负载高精度输出差异 多种应用的多功能解决方案 工作温度范围:-40C至125C 适用于汽车应用 低噪声(33 Vrms w / 10 nF Cnr和52 Vrms w / out Cnr) 非常受音频和娱乐系统欢迎 电源良好输出可用 自我监控调节器在哪里指定限制。 M最大电压输入16V,输入工作电压范围2.9 V至12 V. 性能稳定 符合AECQ100和PPAP 适用于汽车应用 应用 终端产品 网络系统,DSL /电缆调制解调器 汽车应用音频系统 导航系统 PCMCIA卡 手机 Camcoders and Cameras Cable SetTop Box MP3 / CD播放器 远程信息处理 导航系统 电路图、引脚图和封装图...
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NCV8537 LDO稳压器 500 mA 低压差

NCV8518C LDO稳压器 200 mA 看门狗唤醒 复位和使能

8C器件是一款精密微功率稳压器。它具有5.0 V的固定输出电压,可在±2%范围内调节。它适用于所有汽车环境,并包含控制微处理器所需的所有功能。该器件具有低压差和低静态电流。它包括看门狗定时器,可调复位,唤醒和使能功能。该器件还包括安全功能,如热关断和短路保护。它能够处理高达45 V的瞬变。 特性 输出电压选项:5.0 V 输出电压精度:±2% 输出电流高达250 mA 低压差 70μA的低静态电流 低睡眠模式电流小于1.0μA 微功率兼容控制功能: - ENABLE - 看门狗 - 重置 - 唤醒 保护功能: - 热关断 - 电流限制 AEC-Q100 1级合格且PPAP能力 应用 终端产品 车身和底盘 仪器和集群 发动机控制单元 汽车 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 23:02 44次 阅读
NCV8518C LDO稳压器 200 mA 看门狗唤醒 复位和使能

NCV8535 LDO稳压器 500 mA 低Iq 超高精度 带使能

5低静态电流低压降(LDO)线性稳压器是一款高性能LDO稳压器。它具有+/- 0.9%的线路和负载精度以及超低静态电流和噪声,涵盖了当今消费类电子产品所需的所有必要功能。这种独特的器件保证在没有最小负载电流要求的情况下保持稳定,并且对于任何类型的小至1.0 uF的电容器都是稳定的。 NCV8535还配备了感应和降噪引脚,以提高设备的整体实用性。 NCV8535提供反向偏压保护。 特性 线路和负载的高精度(25℃时+/- 0.9%) 满载时的超低压降(典型值260 mV) 稳定性无最小输出电流 低噪声(31 uVrms) w / 10 nF Cnr和51 uVrms w / out Cnr) 低关断电流(0.07 uA) 反向偏向保护 2.6 V至12 V电源范围 热关断保护 目前的限制 仅需1.0 uF输出电容以确保稳定性 使用任何类型的电容器(包括MLCC)均可稳定 提供1.5 V,1.8 V,1.9V,2.5 V,2.8 V,2.85 V,3.0 V,3.3 V,3.5V,5.0 V和可调输出电压 应用 终端产品 汽车音响和信息娱乐 汽车配件 汽车仪表盘 汽车相机显示器 汽车仪表板电子产品 汽车 工业 电路图、引脚图和封装图...
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NCV8535 LDO稳压器 500 mA 低Iq 超高精度 带使能

MC78M 线性稳压器 500 mA 5至24 V 高PSRR 正极

0 / MC78M00A正线性稳压器与流行的MC7800系列器件完全相同,只是它的输出电流仅为输出电流的一半。与MC7800器件一样,MC78M00三端稳压器用于本地卡上电压调节。 内部通道晶体管的内部限流,热关断电路和安全区域补偿相结合,使这些线性稳压器在大多数工作条件下都非常坚固。具有足够散热的最大输出电流为500 mA。 规格:
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MC78M 线性稳压器 500 mA 5至24 V 高PSRR 正极

LV5749NV 降压稳压器 开关 1通道

NV是单通道降压型开关稳压器。 特性 与负载无关的软启动电路 ON / OFF功能 集成脉冲脉冲过流保护 电流模式控制 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 19:02 127次 阅读
LV5749NV 降压稳压器 开关 1通道

NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

9 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 120次 阅读
NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 142次 阅读
NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM