原创 产生稳定电压的基准电压元件（2）

有一类基于JFET的器件，如Analog Devices公司的ADR440（图8）。置入JFET能辅助这些器件在0.1Hz?10Hz区间上实现1μV 峰峰值的噪声规格。Analog Devices公司的Moghimi也暗示该公司今年将推出一类新的基准电压元件，它们采用的是不同于本文前述任何技术的架构。

　　其它基准元件（如Intersil公司的产品）采用浮动栅FET，它类似于闪存的结构，但可编程设定为一个模拟电压（参考文献8和图9）。Intersil在器件中做电压缓冲，因此没有源于ESD（静电放电）二极管的泄漏电流，不会放掉浮动栅上的电荷。这些器件几乎不消耗电流，但噪声性能优于采用传统架构的小功率基准电压元件。Intersil公司IC设计经理Barry Harvey指出，基准电压IC在工艺和设计方面都需要一些聪明的技巧。他说：“我们做到最优后，发现浮动栅的泄漏在阿托量级(10-18A)，哪怕是在高温下。 ”

　　Intersil采用了浮动栅而不是带隙，因此可以对芯片编程设定，使器件提供数十种输出电压。

　　基准电压元件各种规格与特性

　　基准电压元件有两种基本特性：负载调整与线路调整特性。负载调整是当器件吸入更多电流时，输出的变化情况。线路调整是指当器件的电源变化时，输出的变化情况。与负载调整有关的还有瞬时调整或输出阻抗。输出电压必须保持在一定范围内，即使在系统突然从基准电压IC拉出脉冲电流情况下。有些现代ADC的基准元件输入端会从你的器件拉出大的瞬时电流。有时，解决这个问题的方法是增加一个高输出的滤波电容，但你必须很小心，勿使基准电压变得不稳定。

　　必须了解其各种特性与规格，才能正确地选择和使用基准电压元件。不需要关心其内部的架构问题。更重要的是了解器件的特性，而不是IC公司的内部设计方式。除了在并联稳压器与串联稳压器之间作选择以外，还必须确定您的系统中是否可以使用齐纳二极管。多数情况下，最好使用来自模拟芯片公司的专用基准电压元件IC。如果您需要超低功耗，则应使用串联基准电压元件，如Intersil公司的浮动栅器件。Linear Technology公司提供的双极LT665器件，可以工作在低于1 μA的供电电流下。

　　在考虑了自己的功率预算，并选定了串联或并联型基准器件以及输出电压后，还必须考虑器件的初始精度，即器件在室温下第一次加电时的精度。有些可调基准器件可以通过一两只电阻，自己设定输出电压或并联电压。这些电阻的精度与芯片的初始精度相组合，就确定了输出电压的总初始精度。更常见的情况是，选择一款输出电压固定为1.2V?12V的器件。器件的初始精度决定了所购买的各器件接近于理想电压输出的程度。采用分立齐纳二极管或较老的基准电压IC时，可以实现10%的精度，这意味着必须在生产期间对电路作校准或调节。现代的器件（如Analog Devices公司的AD588）都有接近于0.01%的初始精度。对于要求16、18甚至20 bit精度的数据采集系统来说，这个特性是关键。另外一种推动采用高初始精度器件的因素来自于可充电锂离子电池的要求。无论是充电IC的设计或对锂离子电池充电电压的测量过程，都要求总精度优于0.5%。因此，基准电压元件应有接近于0.2%的初始精度，才能使系统总精度保持在电池芯厂家规定的0.5%数值内。

　　设定了初始精度以后，就可以开始考虑输出电压漂移问题。温度漂移（设计者通常将其表述为一个温度系数，单位是百万分之一/每摄氏度）用于表示IC输出电压随环境温度变化的大小。如果系统要工作在一个较大温度范围上，如汽车或军用电路，则必须查看器件在整个温度范围上的精度，并将其加到器件的初始精度上。

　　一旦确定了器件的初始精度和温漂，接下来就要看稳定性，即输出电压随时间的漂移情况。大多数器件会在运行的头六个月发生变化，然后稳定在一个较小的变化率。同样，输出漂移也会加到初始误差与温漂上。如果您希望系统在整个工作寿命内都有严格的精度，那么就必须采用有长期漂移规格的器件，从而将系统的基准电压保持在所要求的限度内。另外，也可以均化多只器件的输出，减少输出漂移的时间效应（参考文献9）。有些制造商采用额外的步骤来确定、设定与测量一只器件的温漂与长期稳定性，这些步骤要花时间，有一定成本。如，Analog Devices测试ADR425基准电压元件的长期稳定性为50 ppm/1000小时。

　　基准电压IC还有一种关键但不太受重视的特性是加电安定时间。一只IC的输出不会立即稳定在所设定的范围内，因此固件工程师不应在电路运行的前数毫秒内作读取或校正工作。很多器件都规定了加电后有一个10μs的延迟。

　　另外一个重要特性是噪声。由于串联基准元件仅是采用运放缓冲的并联基准元件，因此可以预期输出噪