為應(yīng)用尋找一個(gè)合適的“Goldilocks”電壓基準(zhǔn)

首先，考慮您的應(yīng)用是否需要一個(gè)并聯(lián)電壓基準(zhǔn)或一個(gè)串聯(lián)電壓基準(zhǔn)。您不必立即選定一個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但它有助于了解每一應(yīng)用的最佳用例。若您不熟悉并聯(lián)電壓基準(zhǔn)和串聯(lián)電壓基準(zhǔn)之間的差異，就此話題我寫(xiě)了一篇博文“了解參考電壓：并聯(lián)VS串聯(lián)。哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更適合您？”及白皮書(shū)“并聯(lián)與串聯(lián)：如何選擇一個(gè)電壓基準(zhǔn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”，因此您可查閱了解。

第二，定義應(yīng)用程序的系統(tǒng)邊界。尋找一個(gè)電壓基準(zhǔn)時(shí)，了解物理環(huán)境、環(huán)境溫度的變化及任何系統(tǒng)校準(zhǔn)是否會(huì)發(fā)生都是重要的考慮因素。我已在下方列出幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，附帶一些相應(yīng)計(jì)算公式和問(wèn)題。在每一部分末尾，我列出了典型設(shè)備及常用設(shè)備的應(yīng)用。

初始精度

• 相關(guān)問(wèn)題：

“我所需的電壓基準(zhǔn)到底多精確？”

“我需要進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)嗎？”

• 描述：“初始精度”是實(shí)際的參考電壓將如何接近室溫下所列電壓的規(guī)范。初始精度典型被定義為目標(biāo)電壓的百分比。例如，使用+/- 1％初始精度的2.5V基準(zhǔn)將會(huì)具有2.475V和2.525V（+/-2.5mV）之間的初始室溫電壓。請(qǐng)記住，若您正執(zhí)行系統(tǒng)校準(zhǔn)，則此初始精度規(guī)范可能并非一個(gè)高優(yōu)先級(jí)。
• 示例：

LM4132串聯(lián)電壓基準(zhǔn)：0.05％的精度。

LM4030并聯(lián)電壓基準(zhǔn)：0.05％的精度。

• 應(yīng)用：

LM4030由于其高初始精度廣泛應(yīng)用于工廠自動(dòng)化和測(cè)試/測(cè)量應(yīng)用。

溫度系數(shù)

• 相關(guān)問(wèn)題：

“系統(tǒng)將經(jīng)歷高/低溫嗎？”

• 描述：

“溫度系數(shù)”也稱(chēng)為TempCo或溫度漂移。由于環(huán)境溫度變化，其為基準(zhǔn)電壓變化的量度。此delta通常以百萬(wàn)分率/攝氏度表示。剛開(kāi)始您可能會(huì)對(duì)此感到困惑。為了計(jì)算參考電壓中的變化，將測(cè)試的溫度范圍與溫度系數(shù)相乘。例如，LM4132在-40℃至125℃的溫度范圍內(nèi)，具有20ppm/℃的溫度系數(shù)，因此由于溫度變化，對(duì)于2.5V基準(zhǔn)來(lái)講，最大偏差是3,300ppm或8.25mV。即使應(yīng)用溫度范圍小于所述測(cè)試溫度范圍，您在計(jì)算時(shí)也必須使用完整測(cè)試溫度范圍，因?yàn)樵撈畈灰欢ㄅc溫度成線性關(guān)系。

• 示例：

LM4132串聯(lián)電壓基準(zhǔn)：20ppm /℃。

REF50xx串聯(lián)電壓基準(zhǔn)：3ppm /℃。

LM4050并聯(lián)電壓基準(zhǔn)：50PPM /℃。

• 應(yīng)用：

LM4132的低溫度系數(shù)使得它廣泛用于工廠自動(dòng)化和控制應(yīng)用，其中環(huán)境可偏離舒適的房間溫度設(shè)定。

熱滯

• 相關(guān)問(wèn)題：

“系統(tǒng)會(huì)循環(huán)高溫和低溫嗎？”

• 描述：

“熱滯”是環(huán)境溫度完整周期后的室溫條件下基準(zhǔn)電壓中的差異。一個(gè)完整的環(huán)境溫度循環(huán)始于室溫條件。在返至室溫前，環(huán)境溫度會(huì)斜降/斜升到設(shè)備的最小值和最大值。溫度循環(huán)前后，在25℃條件下測(cè)量基準(zhǔn)電壓，并將差值記錄為熱滯后。熱滯后是由施加于封裝的應(yīng)力和由于熱膨脹等熱效應(yīng)應(yīng)力消失所引起的。若您的應(yīng)用將處在一個(gè)固定的溫度環(huán)境下，那么并不用太擔(dān)心熱滯現(xiàn)象。

• 示例：

LM4140串聯(lián)電壓基準(zhǔn)：20ppm。

• 應(yīng)用：

LM4140因其極低的熱滯后非常適合諸如傳感器和變送器的工廠自動(dòng)化應(yīng)用。

長(zhǎng)期穩(wěn)定性

• 相關(guān)問(wèn)題：

“如何長(zhǎng)期穩(wěn)定基準(zhǔn)電壓？”

• 描述

“長(zhǎng)期穩(wěn)定性”是隨時(shí)間變化的基準(zhǔn)電壓偏差預(yù)估。此參數(shù)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)期間很典型，其中，多個(gè)部件在正常操作條件下試驗(yàn)1000小時(shí)。1000小時(shí)試驗(yàn)前后測(cè)定基準(zhǔn)電壓，并將該差值以百萬(wàn)分率記錄作為長(zhǎng)期穩(wěn)定性。將部件置于具有最小機(jī)械應(yīng)力的電路板上可減少影響長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素。在給定應(yīng)力條件下，一個(gè)典型印刷電路板的邊緣的變形面積最小，而電路板中心變形面積最大。

• 示例

LM4030并聯(lián)電壓基準(zhǔn)：40ppm。

REF50xx串聯(lián)電壓基準(zhǔn)：45ppm。

• 應(yīng)用：

LM4030因其低長(zhǎng)期漂移而廣泛應(yīng)用于工廠自動(dòng)化和測(cè)試/測(cè)量應(yīng)用中，其中，電壓基準(zhǔn)需要持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間。

低頻噪聲

• 相關(guān)問(wèn)題：

“在基準(zhǔn)電壓，我期望經(jīng)受多大噪音？”

• 描述

“低頻噪聲”的特征為0.1Hz和10Hz的之間的峰-峰值。由于其低頻率性質(zhì)，通常不會(huì)被濾掉。另一方面，寬帶噪聲的特征為10Hz至10kHz之間的峰-峰值，并且通過(guò)大小合適的輸出電容器可輕松被濾除。低頻噪聲因此通常為基準(zhǔn)電壓噪聲的主要來(lái)源。

• 示例：

LM4140串聯(lián)基準(zhǔn)電壓：2.2μVpp。

REF50xx串聯(lián)基準(zhǔn)電壓：3μVpp/ V（輸出電壓上，每伏為3μVpp；對(duì)于REF5025，V_OUT= 7.5μVpp時(shí)，每伏為3μVpp）。

• 應(yīng)用：

LM4140串聯(lián)基準(zhǔn)電壓的低噪音使得其廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、服務(wù)器和工廠自動(dòng)化應(yīng)用。

現(xiàn)在，您應(yīng)該對(duì)一些最重要的電壓基準(zhǔn)參數(shù)有了一個(gè)基本了解。您可更自信地瀏覽德州儀器可用的電壓基準(zhǔn)庫(kù)。若您有興趣了解此博客中針對(duì)此話題討論的更多詳情，請(qǐng)閱讀白皮書(shū)“參考電壓選擇基礎(chǔ)?！?/p>

審核編輯：符乾江