陶瓷基准电压源如何增强长期漂移性能

基准电压源在确保测量电压的电子系统的测量值正确方面起着重要作用。在测量系统中，模数转换器（ADC）将输入电压与基准电压进行比较。然后，ADC生成一个代码，表示输入信号与该基准电压之间的关系。如果基准电压存在误差，则会导致测量数据出现误差。

为特定功能选择合适的基准电压源需要考虑一些顶线精度规格：

初始精度，或室温下的精度

和温度系数，或输出电压随温度的变化

考虑到这些参数，您如何选择？假设您要求基准电压源在整个温度范围内的总精度为 ±0.2%。在这种情况下，您可以使用初始精度为 ±0.1% 且温度系数为 ±10ppm/°C 的基准电压源。 在 25°C 和 125°C 之间，温度系数可以变化为 10ppm/°C x 100°C 或 1000ppm （0.1%）。因此，您可以预期总误差（初始 + 漂移）小于 ±0.2%。

您可能希望改善总误差。在这种情况下，您可以选择具有更小的初始误差和/或温度系数值的更高精度基准电压源。您通常可以感谢更复杂的设计和校准技术来改进规格。

随着准确性的提高，其他误差源变得更加明显。长期漂移（LTD）就是这样一个误差源;这在更高性能的系统中尤其重要。LTD由上电时给定基准电压源的输出电压偏移来标记，该偏移量随时间以选定的时间间隔测量。1数据手册通常显示工作 1，000 小时后的典型漂移。LTD是由许多因素引起的， 一个主要的因素是电路板组装过程中发生的封装应力.暴露在高温下会导致塑料IC封装的形状略有变化，这会对基准电压芯片施加压力。在数小时的过程中，组件应力稳定，基准电压源的输出发生变化。发生多少变化将取决于电路设计、布局和封装等因素;它通常在 ppm 的 10 量级。

图2显示了典型基准电压源的LTD，很明显，在非常高精度的测量系统中，LTD可能足够大，足以随着时间的推移影响精度。为了提高系统的初始精度，您可以在组装后立即执行系统校准。但变化仍然会在数周甚至数月内发生。

图2.塑料参考的有限公司图。

您还可以应用各种技术来改善校准后LTD。在校准之前，您可以在电路板上燃烧几个月;但是，这种方法不是非常实用。您还可以在几个小时内使电路板经过一两个温度循环。这种方法通常有助于更快地解决压力。

还有IC制造方面的考虑。例如，电压基准电压源芯片的封装类型提供了比传统塑料封装更稳定的选择。陶瓷封装是一个不错的选择，因为它们的组装后弯曲水平远低于塑料封装。因此，它们可以显着改善LTD。虽然早期的陶瓷封装往往偏大，但当今更紧凑的陶瓷封装的 3mm x 3mm 尺寸满足了需要小元件的密集电路板的要求。

使用更好的封装类型可以产生显著的好处。在图3中，您可以看到与图2相同的基准电压源IC，但它安装在新的陶瓷封装中。显然，LTD在陶瓷封装方面要好得多。

图3.用于陶瓷参考的LTD图。

对于高精度工业和过程控制、精密仪器仪表、高分辨率ADC和数模转换器（DAC）等应用，MAX6079等低噪声、低漂移基准是一个不错的选择。MAX8采用小型6079引脚密封陶瓷封装，随时间、温度和湿度变化具有低漂移。对于手机、工业过程控制系统和便携式电池供电设备等应用，MAX6279陶瓷并联电压基准是一个有价值的选择。MAX6279为精密、两端分流模式、带隙电压基准，提供1.225V固定反向击穿电压，随时间、湿度和温度变化提供稳定的结果。

总之，对于高性能测量系统，准确稳定的基准电压源是其面包和黄油。在小尺寸内提高系统性能需要增强LTD性能，而这可以通过在紧凑型陶瓷封装中安装基准电压源来实现。

审核编辑：郭婷