ADR35xx系列：高精度、低功耗的电压基准芯片

在电子设计领域，电压基准芯片是保证系统稳定性和精度的关键组件。今天，我们就来深入探讨Analog Devices公司的ADR3525/ADR3530/ADR3533/ADR3540/ADR3550系列电压基准芯片，看看它有哪些出色的特性和应用场景。

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产品概述

ADR3525W、ADR3530W、ADR3533W、ADR3540W和ADR3550W是低成本、低功耗、高精度的CMOS电压基准芯片。它们采用8引脚MSOP封装，具有出色的温度系数和低输出噪声。这些芯片的输出电压和温度系数通过ADI公司的专有DigiTrim®技术在最终组装过程中进行数字调整，以确保高精度。

产品特性

高精度与稳定性

• 温度系数低：B级产品的最大温度系数可达5 ppm/°C，A级为8 ppm/°C，能在较宽的温度范围内保持输出电压的稳定。
• 初始输出电压误差小：最大误差仅为±0.1%，确保了初始的高精度。
• 长期漂移低：在初始1000小时典型值为30 ppm，保证了长期使用的稳定性。

低功耗设计

• 静态电流低：最大仅为100 μA，适合对功耗敏感的应用。
• 低压差：在2 mA负载下，压差仅为250 mV，降低了功耗。

其他特性

• 输出电流能力：能够提供+10 mA的源电流和 -3 mA的吸收电流。
• 低输出电压噪声：在0.1 Hz至10 Hz频率范围内，典型值为29 μV p-p（4.096 V输出时）。
• 汽车级应用认证：适用于汽车电子等对可靠性要求较高的领域。

产品规格

该系列芯片有五种不同的输出电压可供选择，具体规格如下：	型号	输出电压 (V)	输入电压范围 (V)
ADR3525W	2.500	2.7 to 5.5
ADR3530W	3.000	3.2 to 5.5
ADR3533W	3.300	3.5 to 5.5
ADR3540W	4.096	4.3 to 5.5
ADR3550W	5.000	5.2 to 5.5

电气特性

各型号芯片的电气特性在不同的输入电压和负载条件下有所差异，但总体上都具有良好的性能。例如，在25°C、无负载的情况下，各型号的输出电压误差、温度系数、线路调整率、负载调整率等参数都有明确的规定。以ADR3525为例：

• 输出电压：2.4975 - 2.5025 V
• 初始输出电压误差：±0.1%（±2.5 mV）
• 温度系数：A级2.5 - 8 ppm/°C，B级2.5 - 5 ppm/°C
• 线路调整率：5 - 50 ppm/V
• 负载调整率：源电流时10 - 30 ppm/mA，吸收电流时10 - 50 ppm/mA

工作原理

ADR35xx系列采用了专有的电压基准架构，结合了两个具有相反温度系数的电压，以创建一个几乎与环境温度无关的输出电压。与传统的带隙电压基准不同，该系列的温度独立电压是双极晶体管在室温下的基极 - 发射极电压 (V{BE})，而不是外推到0 K的 (V{BE})。通过添加相应的正温度系数电压来补偿 (V_{BE}) 的负温度系数，从而实现高精度和低温度系数。

此外，芯片还采用了曲率校正技术，进一步降低了温度变化对输出电压的影响。同时，ADI的DigiTrim技术确保了初始精度和低温度系数，而精密的布局技术则实现了极低的长期漂移和热滞。

应用信息

基本连接

在基本的电压基准连接中，需要根据一定的准则连接旁路电容。输入可以连接1 μF至10 μF的电解或陶瓷电容，以改善电源电压波动时的瞬态响应，并并联一个0.1 μF的陶瓷电容来降低高频电源噪声。输出必须连接至少0.1 μF的陶瓷电容，以提高稳定性和过滤高频噪声，还可以并联1 μF至10 μF的电解或陶瓷电容来改善负载电流突然变化时的瞬态性能，但这会增加设备的启动时间。

4线开尔文连接

为了减少PCB走线中的IR电压降对输出电压的影响，可以采用4线开尔文连接。这种连接方式通过提供一组高阻抗的电压感测线到输出和地节点，使得这些连接上的IR降可以忽略不计，从而准确地感测输出和地电压，并反馈到内部放大器中，自动校正电流输出和地线上的电压降，提高输出电压的精度。

(V_{IN}) 压摆率考虑

在输入电压信号上升缓慢的应用中，基准芯片的输出可能会出现过冲或其他瞬态异常。为了避免这种情况，输入电压波形的上升和下降压摆率应至少为0.1 V/ms。

关断/使能功能

ADR35xx系列芯片可以通过将0.7 V或更低的电压输入到使能引脚来切换到低功耗关断模式。当使能引脚电压为 (0.85 × V_{IN}) 或更高时，芯片恢复正常工作。在关断模式下，电源电流降至小于5 μA，适用于对功耗敏感的应用。

典型应用示例

负参考电压

通过将ADR3550与标准CMOS运算放大器（如AD8663）连接，可以提供负参考电压。这种配置具有占用电路板空间小、无需外部电阻等优点，并且电路性能不依赖于选择具有低温度系数的昂贵部件来确保精度。

双极性输出参考

将ADR3550的输出连接到运算放大器的反相输入端，可以获得正、负参考电压。为了确保正、负输出之间的差异最小，R1和R2必须尽可能匹配。在温度变化较大的环境中使用时，还需要使用低温度系数的电阻。

增强输出电流参考

通过使用运算放大器调节MOSFET中的电流，可以在不牺牲精度的情况下提高ADR35xx系列芯片的电流驱动能力。这种配置的输出驱动能力仅取决于MOSFET的ID额定值，可以根据应用需求选择合适的MOSFET。

总结

ADR3525/ADR3530/ADR3533/ADR3540/ADR3550系列电压基准芯片以其高精度、低功耗和出色的稳定性，为电子工程师提供了一个可靠的选择。无论是在汽车电池监测、便携式仪器、过程变送器还是医疗仪器等领域，这些芯片都能发挥重要作用。在设计过程中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择芯片型号，并注意电路的布局和连接，以充分发挥芯片的性能。大家在实际应用中有没有遇到过类似芯片的问题呢？欢迎在评论区分享交流。