基準(zhǔn)電壓源電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

相較于電流源，我們平時(shí)用電壓源用得更多一點(diǎn)，有些人會(huì)問了，電壓源我知道，什么是基準(zhǔn)電壓源呢?無論汽車、微波爐還是手機(jī)，所有電子設(shè)備都必須以某種方式與“真實(shí)”世界交互。

為此，電子設(shè)備必須能夠?qū)⒄鎸?shí)世界的測量結(jié)果（速度、壓力、長度、溫度）映射到電子世界中可測的量（電壓）。當(dāng)然，要測量電壓，您需要一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)就是基準(zhǔn)電壓。

基準(zhǔn)電壓源只是一個(gè)電路或電路元件，只要電路需要，它就能提供已知電位。如果產(chǎn)品需要采集真實(shí)世界的相關(guān)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(guān)信號與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。

每個(gè)比較器、ADC、DAC或檢測電路必須有一個(gè)基準(zhǔn)電壓源才能完成上述工作（圖1）。將目標(biāo)信號與已知值進(jìn)行比較，可以準(zhǔn)確量化任何信號。

圖1：ADC的基準(zhǔn)電壓源的典型用法 基準(zhǔn)電壓源規(guī)格

我們平時(shí)用到的比較器、ADC、DAC 或檢測電路都必須有一個(gè)參考電壓才能完成其工作。通過我們需要的信號與已知值進(jìn)行比較，進(jìn)而準(zhǔn)確地量化任何信號。

12 位 A/D 表示輸入信號將由 4,096 個(gè)可能的代碼之一表示;4,096 分之一約為 0.024%。換句話說，如果要獲得 12 位的絕對精度，參考電壓必須在所需值 0.024% 以內(nèi)。

常見的基準(zhǔn)電壓源電路

齊納二極管

齊納二極管僅在流過特定的測試電流 Iz ，才提供其規(guī)定的擊穿電壓。所以下圖的串聯(lián)限流電阻的大小不能太大，需要確保有足夠的電流流過二極管。

齊納二極管

例如，使用 9V 電源和 1N751A ，齊納二極管的 I z為 20 mA，那么電阻值為 (9-5.1)/20 mA = 195 歐姆。這種方案的優(yōu)點(diǎn)就是電路簡單，并且成本比較低。

三端穩(wěn)壓器

我們比較常見的就是 7805 三端穩(wěn)壓器。這種器件一般具有輸出短路保護(hù)功能，并且比簡單的齊納穩(wěn)壓器更容易適應(yīng)負(fù)載電流的大范圍波動(dòng)。

三端穩(wěn)壓器

注意事項(xiàng)

1.溫度

對于許多部件而言，溫度漂移 TC(以 ppm/°C 為單位)是主要的誤差源，也就是溫度每變化1攝氏度，器件電壓值改變百萬分之一，該參數(shù)可以在規(guī)格書中查閱。

從下圖的輸出電壓與溫度特性曲線中很容易看出來輸出電壓隨環(huán)境溫度的變化在波動(dòng)，環(huán)境溫度不單單指的是外界環(huán)境溫度，還需考慮器件自身發(fā)熱，這樣才能評估出器件自身最大的溫度條件。

溫度對電壓值影響

2.良好的電源電壓波動(dòng)抑制能力

也就是輸入電壓的變化而引起的輸出電壓變化的量度。如果輸入電壓波動(dòng)，器件反應(yīng)速度不快，那么輸出電壓會(huì)跟著波動(dòng)。

3.非常好的負(fù)載調(diào)節(jié)能力

由于參考負(fù)載電流的變化而導(dǎo)致的輸出電壓變化的量度。如果在參考工作時(shí)參考負(fù)載電流發(fā)生變化，則此參數(shù)很重要，通常，負(fù)載調(diào)節(jié)率與負(fù)載電流變化的速率成反比。

建議使用輸出電容器來穩(wěn)定受負(fù)載電流瞬變影響的應(yīng)用中的輸出電壓，這里電容的角色就是去耦，也就是用電容作為短時(shí)電源放電，避免負(fù)載對電源電壓的影響。

審核編輯：湯梓紅