基准电压源的设计与选用
模拟集成电路的基准电压源
模拟集成电路的基准电压源模拟集成电路的基准电压源是模拟电路中非常重要的一个组成部分，它可以提供一个稳定的参考电压，用于比较、测量和控制电路中的其他电压。
基准电压源的稳定性和精度对于模拟电路的性能和可靠性至关重要。
在本文中，我们将介绍基准电压源的原理、分类和设计方法。
一、基准电压源的原理基准电压源的原理是利用某种物理效应来产生一个稳定的参考电压。
常见的基准电压源有三种：温度补偿型、Zener二极管型和电压参考型。
温度补偿型基准电压源利用温度对电阻的影响来产生一个稳定的电压。
它通常由两个电阻和一个热敏电阻组成，其中一个电阻的温度系数与热敏电阻相反，另一个电阻的温度系数与热敏电阻相同。
这样，在不同的温度下，两个电阻的变化可以互相抵消，从而保持输出电压的稳定。
Zener二极管型基准电压源利用Zener二极管的反向击穿特性来产生一个稳定的电压。
当Zener二极管的反向电压达到一定值时，它会发生反向击穿，电流急剧增加，从而产生一个稳定的电压。
Zener二极管型基准电压源的优点是简单、可靠，但精度较低。
电压参考型基准电压源利用电压比较器、运算放大器等电路来产生一个稳定的电压。
它的精度和稳定性比较高，但设计和制造成本也较高。
二、基准电压源的分类基准电压源可以按照输出电压的稳定性和精度分为三类：一般基准电压源、精密基准电压源和超精密基准电压源。
一般基准电压源的输出电压精度在1%左右，适用于一般模拟电路的参考电压。
精密基准电压源的输出电压精度在0.1%左右，适用于要求较高的模拟电路，如精密测量、自动控制等。
超精密基准电压源的输出电压精度在0.01%以下，适用于极其精密的模拟电路，如高精度测量、精密仪器等。
三、基准电压源的设计方法基准电压源的设计需要考虑多个因素，如稳定性、精度、温度系数、噪声等。
下面介绍一些常用的设计方法。
1. 采用温度补偿电路来提高稳定性和精度。
2. 采用多级放大器来提高精度和稳定性。
3. 采用反馈电路来提高稳定性和精度。
晶体管基准电压源设计_概述及解释说明
晶体管基准电压源设计概述及解释说明1. 引言1.1 概述晶体管基准电压源在现代电路设计中起着至关重要的作用。
随着微电子技术的快速发展，各种集成电路的性能要求越来越高，特别是对于低功耗、高精度和长期稳定性等方面有更高的要求。
而晶体管基准电压源则可为这些集成电路提供一个无需外部供电、具备稳定、可靠且精确的参考电压信号。
1.2 文章结构本文主要介绍了晶体管基准电压源的设计原理以及关键要素，并提供了一套设计方法论用于指导工程师们进行实际电路设计。
同时，通过实验验证和结果分析，将进一步验证该设计方法论的有效性和可行性。
最后，我们将总结研究结果并展望晶体管基准电压源在未来发展中可能面临的问题和改进方向。
1.3 目的本文旨在全面介绍晶体管基准电压源的设计概述、原理解释以及关键要素，以及针对其设计过程提出一套科学合理的方法论。
通过本文的阐述和实验验证，希望能够为读者提供一个清晰的理解晶体管基准电压源设计的框架，并且为今后的研究与实践工作提供有益的参考和指导。
我们相信通过深入了解晶体管基准电压源的原理和设计方法，将有助于推动该领域的发展并应用于更广泛的电路设计中。
2. 正文：2.1 晶体管基准电压源的重要性晶体管基准电压源在电子工程中具有重要作用。
它是一种能够提供稳定和精确的电压参考的电路。
在很多应用中，如模拟集成电路、精密测量仪器和传感器等领域，稳定的参考电压是至关重要的。
晶体管基准电压源可以通过建立合适的偏置和放大机制来产生一个具有稳定性和温度系数良好性能的参考电压，从而保证整个系统的可靠运行。
2.2 晶体管基准电压源的原理解释晶体管基准电压源利用了晶体管特性和偏置技术来实现稳定可靠的参考电压。
通常使用两个相互串联或并联连接的二极管作为温度补偿元件，这样可以消除温度对参考电压产生的影响。
通过适当选择偏置点，并利用晶体管工作在其线性区域，就可以获得一个与温度变化无关且高稳定性的基准电压。
2.3 设计晶体管基准电压源的关键要素设计晶体管基准电压源需要考虑一些关键要素。
3.7、基准参考电压
3.7基准参考电压源的选择大多数数字电路、混合信号和模拟电路需要使用电压基准源，因此了解基准源的工作原理、参数和选择方法，对於系统设计是一个很重要的。
本节比较了齐纳二极管、隐埋齐纳二极管和带隙电压基准三种电压基准源的优点和缺点，列出了使用时潜在的问题，介绍了它们的应用范围。
讨论了在设计系统时，选择电压基准源需要考虑的问题。
3.7.1基准源的类型基准源主要有齐纳二极管、隐埋齐纳二极管和带隙电压基准三种，它们都可以设计成两端并联式电路或者三端串联式电路。
齐纳二极管是工作在反向偏置的二极管，需要一个串联的限流电阻。
在要求高精度和低功耗的情况下，齐纳二极管通常是不适合的。
例如，BZX84C2V7LT1齐纳二极管的标称输出电压Vout是2.5V，有±8%的公差，各个器件之间的输出电压会在2.3V到2.7V的范围内变化。
理想的电压基准源应该是内阻为零，不论电流是流进去还是流出来，都应当保持输出电压恒定。
内阻为零的基准源是不存在的，然而内阻只有毫欧数量级的基准源是可以做得到的。
齐纳二极管的内阻较大，电流为5mA时内阻为100Ω，1mA时600Ω。
齐纳二极管在电压箝位电路中很有用，它们的箝位电压范围宽，从2V至200V，功率可以从几毫瓦到几瓦。
表1比较了这三种电压基准源的优点、缺点，列出了使用时潜在的问题。
表3.7.1. 三种电压基准源的比较注1：带隙半导体、直接带隙和间接带隙ZnO是一种直接带隙半导体材料，为什么说它是直接带隙的？直接带隙会导致它有什么样的特点？直接带隙半导体材料就是导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中同一位置。
电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴（形成半满能带）只需要吸收能量。
间接带隙半导体材料导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中不同位置。
形成半满能带不只需要吸收能量，还要改变动量。
间接带隙半导体材料导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中不同位置。
电子在k状态时的动量是（h/2pi）k，k不同，动量就不同，从一个状态到另一个必须改变动量。
带过温保护功能的高精度带隙基准电压源的设计
带过温保护功能的高精度带隙基准电压源的设计高精度带隙基准电压源是一种常用于模拟电路和测量系统中的关键器件。
它可以提供稳定精确的基准电压，用于校准和校验其他电路的电压精度。
带过温保护功能的设计可以确保电压源在工作过程中不会超过额定温度范围，从而保护电路免受损坏。
以下是一个设计带过温保护功能的高精度带隙基准电压源的步骤：1.确定规格要求：首先，需要根据应用的要求确定基准电压的规格，包括精度、温度系数、稳定性等。
这将决定所采用的设计方案和器件选择。
2.选择参考电压：通常情况下，选择具有较小温度系数和稳定性的参考电压是理想的。
常见的选择包括基于温度补偿二极管（例如LM385）的基准电压源或基于电流源和电阻的参考电压源。
3.设计稳压电路：在基准电压源的设计中，通常会使用稳压电路以确保输出电压的稳定性。
常见的稳压电路包括电流源和电压跟随器等。
4.设计过温保护电路：过温保护功能可以通过使用温度传感器和比较器等元件实现。
温度传感器可以实时监测电压源的温度，并将温度信息传递给比较器。
当温度超过设定阈值时，比较器会触发保护电路，从而断开电源或降低电源输出，以保护电路不受损坏。
5.优化布局和散热设计：设计中需要注意良好的布局和散热设计，以确保稳定性和过温保护功能的可靠性。
通过合理的电路布局和散热元件的选择，可以降低元件之间的热耦合效应，并提高整个电路的稳定性。
此外，必要时还可以考虑使用散热器或风扇来冷却电路。
6.仿真和验证：在进行实际的电路制作之前，进行电路仿真和验证是很重要的。
通过使用专业的电路仿真软件，可以验证所设计的电路在不同工作条件下的性能，并进行必要的调整和优化。
7.实际制作和测试：根据设计完成电路制作，并进行实际测试。
测试应包括基准电压的稳定性、温度系数和过温保护功能等方面的验证。
如果有必要，还可以进行长时间稳定性测试，以确保电路在各种工作条件下的可靠性。
总之，设计带过温保护功能的高精度带隙基准电压源需要充分考虑应用需求、采用合适的器件和电路设计，并进行仿真和测试验证。
选择最佳的电压基准源
选择最佳的电压基准源最新内容产品Maxim Maxim > 设计支持 > 应用笔记准]下载，图1.选择合适的并联电阻所有的并联结构基准都需要一个与其串联的限流电阻。
可以按照下式选择电阻：(V IN(max)-V SHUNT(min)) / (I SHUNT(max)+ I LOAD(min)) < R S < (V IN(min) -V其中：V IN是输入电压V SHUNT是调节后的电压I LOAD是输出电流I SHUNT是最小并联工作电流。
注意，无论是否加有负载，并联电路消耗的电流都是I LOAD(max) + I SHUNT。
选择合适的R S，相同的并联基准源可以用于10Vin或100Vin。
为R S的最大标称阻值对应于最小的电流消耗。
注意，要保证一个满足电阻误差容限最差时的安全余量。
利用下式，可确保电阻有足够的额定功率：P R = I IN(V IN(max) - V SHUNT)= I2IN R S= (V IN(max) - V SHUNT)2/R S带隙基准源和串联模式拓扑并联基准源和串联基准源的最大不同是三端串联模式电压基准不需要外部电阻，并且静态功耗要小得多。
最常见的是带隙基准源。
带隙基准带隙基准源提供两个电压：一个具有正温度系数、另一个具有负温度系数。
两者配合使输出温度系数为零。
正温度系数是由于运行在不同电流水平上两个Vbe的差异产生的；负温度系数来自于Vbe在实际应用中，两个温度系数之和并不精确为零。
这依赖于很多设计细节，如IC电路设计、封装和制造测试等，这些器件通常可以实现每摄氏度100ppm的Vout温度系数。
图2. 带隙电压基准源采用并联还是串联结构一般由应用和希望达到的性能决定。
表1是并联结构的齐纳基准与串联结构的带隙基准的对照表。
表1. 电压基准对照表What Zener - Shunt Topology Buried Zener - Shunt T opology Band-Gap - Series Topol ogyPro'sWide/high Vin capableBest for non-power critical applicationsdue to higher Iquiescent (1-10mA)>1% FS initial Accy.Wide/high Vin capableBest for non-power critical applicationsdue to higher Iquiescent (1-10mA)0.01% to 0.1% FS Initial AccyTypically lower VinrangeLow Quiescentcurrent(uA to ~1mA)No ext resistorLower Iquiescent0.05% to 1% FSinitial AccyLow dropout voltagesCon's Current is always usedRequires external resistorLower precisionCan only sink currentHigh dropout voltageHigher Iquiescent than bandgapsLimited Vin rangePass element lossesGotcha's Long-Term stability Not all Series devices sink currentNot all Series devices sink current系统设计问题和基准源的选择功耗如果设计中等精确度的系统，比如一个高效率、±5%电源或者是需要很小功率的8位数据采样系统，可以使用MAX6025或MAX6192这类器件。
一款高精度基准电压源的设计方案
一款高精度基准电压源的设计方案
0 引言
随着集成电路的发展，一个高稳定、高精度的基准电压源变得越来越重要。
特别是在D/A，A/D转换以及PLL电路中，温度稳定性和精度之间关系到整个电路的精确度和性能。
当今设计的基准电压源大多数采用BJT带隙基准电压源结构，以及利用MOS晶体管的亚阈特性产生基准电压源；然而，随着深亚微米CMOS 工艺的发展，尺寸按比例不断缩小，对芯片面积的挑战越来越严重，双极型晶体管以及高精度电阻所占用的面积则成为一个非常严重的问题。
在此，提出一种通过两个工作在饱和区的MOS管的栅源电压差原理，产生一个与绝对温度成正比（PTAT）的电流，利用这个电流与一个工作在饱和区的二极管连接的NMOS晶体管的阈值电压进行补偿，实现了一个低温漂、高精度的基准电压源的设计。
1 NMOS晶体管的构成。
基准电压源设计
= 5.269mV）等
音频或视频
10%绝对基准电压误差
= 声级的1dB误差
与分辨率相比较
基准电压源的1ppm误差相当于20位精度 15ppm相当于16位精度 244ppm相当于12位精度(1/4000)
绝对误差一般通过校准消除
因此重要的是基准电压变化
基准电压源和规格问题
广泛的基础设施和产品基础
模拟放大器将传感器输出转换为4-20mA信号 数据转换器通过4-20mA线路传输信号 HART编码算法现可提供更强的功能
典型4-20mA信号传输器件
AD693将低电平传感器输入转换为4-20mA输出，由环路电源驱动
；同时提供传感器驱动信号
典型4-20mA信号传输器件
无商用器件
跟踪基准电压源具有匹配的正负输出
负基准电压源可以利用运算放大器实现 完整的基准电压源封装内置跟踪功能，性能更好
负基准电压源设计
标准反相运算放大器电路
改进的电路不需要精密 电阻匹配
跟踪基准电压源
高性能跟踪基准电压源AD588利用精密调整电阻实现出色的匹配
跟踪基准电压源
使用四通道运算放大器的多路输出跟踪基准电压源设计 10V、7.5V、5V、2.5V – 其它电压可以设置 需要使用精密电阻
反相运算放大器电路对传感器很有用
电流流向虚拟地，因此传感器上无电压变化 通常比让电流流经电阻更快
用于电源电流检测的高端和低端
光电二极管等效电路
入射 光 光 电流 RSH(T) 100kW 100GW CJ
理想 二极管
注：温度每升高10°C，RSH减半
电流电压转换器（简图）
ISC = 30pA (0.001 fc) R = 1000MW
基准电压源选择技巧
基准电压源选择技巧基准电压源电路有许多方法可以设计基准电压源IC，而每种方法都有特定的优点和缺点。
基于齐纳二极管的基准电压源深埋齐纳型基准电压源是一种相对简单的设计。
齐纳(或雪崩)二极管具有可预测的反向电压，该电压具有相当好的温度稳定性和非常好的时间稳定性。
如果保持在较小温度范围内，这些二极管通常具有非常低的噪声和非常好的时间稳定性，因此其适用于基准电压变化小的应用。
与其他类型的基准电压源电路相比，这种稳定性可归因于少元件数量和小芯片面积，而且齐纳元件的构造很精巧。
然而，初始电压和温度漂移的变化相对较大，这很常见。
可以增加电路来补偿这些缺陷，或者提供一系列输出电压。
分流和串联基准电压源均使用齐纳二极管。
带隙基准电压源齐纳二极管虽然可用于制作高性能基准电压源，但缺乏灵活性。
具体而言，它需要7V以上的电源电压，而且提供的输出电压相对较少。
相比之下，带隙基准电压源可以产生各种各样的输出电压，电源裕量非常小(通常小于100mV)。
带隙基准电压源可设计用来提供非常精确的初始输出电压和很低的温度漂移，无需的耗时在应用中校准。
带隙操作基于双极结型晶体管的基本特性。
图1所示为一个基本带隙基准电压源。
可以看出，一对不匹配的双极结型晶体管的VBE具有与温度成正比的差异。
这种差异可用来产生一个电流，其随温度线性上升。
当通过电阻和晶体管驱动该电流时，如果其大小合适，晶体管的基极-发射极电压随温度的变化会抵消电阻两端的电压变化。
虽然这种抵消不是完全线性的，但可以通过附加电路进行补偿，使温度漂移非常低。
图1：设计带隙电路提供理论上为零的温度系数基本带隙基准电压源背后的数学原理很有意思，因为它将已知温度系数与独特的电阻率相结合，产生理论上温度漂移为零的基准电压。
图1显示了两个晶体管，经调整后，Q10的发射极面积为Q11的10倍，而Q12和Q13的集电极电流保持相等。
这就在两个晶体管的基极之间产生一个已知电压：其中，k为玻尔兹曼常数，单位为J/K(1.38×10-23)，T为开氏温度(273+T(°C));q为电子电荷，单位为库仑(1.6x10-19)。
模拟集成电路的基准电压源
模拟集成电路的基准电压源模拟集成电路是现代电子技术中不可或缺的一部分，而基准电压源则是模拟集成电路中的重要组成部分。
基准电压源是指在一定条件下提供稳定、可靠且精确的电压输出的电路或器件。
它在模拟集成电路中起到了至关重要的作用，可以提供准确的参考电压，用于校准和补偿其他电路的偏差，从而提高整个模拟集成电路的性能和可靠性。
基准电压源的设计需要考虑多个因素，包括温度稳定性、供电电压变化对输出电压的影响、噪声等。
在模拟集成电路中，为了保证基准电压源的稳定性和精度，通常会采用多种技术和电路来实现。
下面将介绍几种常见的基准电压源设计方法。
首先是电压分压型基准电压源。
这种电路通过将参考电压分压得到所需的输出电压。
它可以使用稳定的电阻分压比例来实现，也可以使用二极管的温度特性来实现。
这种方法简单易用，但对供电电压变化和温度变化较为敏感，需要在设计中进行适当补偿和校准。
其次是电流源型基准电压源。
这种电路将电流源的稳定性转化为输出电压的稳定性。
电流源型基准电压源通常采用差分放大电路和反馈电路来实现，可以提供较高的稳定性和精度。
同时，它对供电电压的变化和温度的变化也具有较好的抵抗能力。
但它的设计和调整较为复杂，需要精确的参数匹配和校准。
另外还有基于参考电压源的基准电压源。
这种电路通过使用稳定的参考电压源和放大电路来实现输出电压的稳定。
参考电压源可以使用稳压二极管、参考电压芯片等来提供，而放大电路可以使用运算放大器等来实现。
这种方法的优点是稳定性和精度较高，但对供电电压变化和温度变化仍然具有一定的敏感性。
除了以上几种方法外，还有一些特殊的基准电压源设计，如基于温度补偿的基准电压源、基于电压比较的基准电压源等。
这些方法在特定的应用中可以提供更高的稳定性和精度。
基准电压源在模拟集成电路中起到了至关重要的作用。
它可以提供稳定、可靠且精确的电压输出，用于校准和补偿其他电路的偏差。
不同的基准电压源设计方法有各自的优缺点，需要根据具体的应用需求进行选择和优化。
模拟集成电路的基准电压源
模拟集成电路的基准电压源一、引言在电子电路中，基准电压源是一种非常重要的元件，它能够提供稳定的电压输出，用于校准和测试其他电路的性能。
在模拟集成电路中，基准电压源的设计和实现是一项关键任务。
本文将详细探讨模拟集成电路的基准电压源的原理、设计方法和应用。
二、基准电压源的原理基准电压源的原理是利用特定的电路结构和元器件特性来实现稳定的电压输出。
常见的基准电压源有电压分压型、温度补偿型、电流源型等。
2.1 电压分压型基准电压源电压分压型基准电压源通过将参考电压与稳定电阻分压来获得稳定的输出电压。
其中，参考电压可以通过电池、稳压二极管或参考电压芯片提供。
2.2 温度补偿型基准电压源温度补偿型基准电压源通过使用温度传感器和补偿电路来实现温度对电压的影响。
这种类型的基准电压源能够在不同温度下提供相对稳定的输出电压。
2.3 电流源型基准电压源电流源型基准电压源通过控制电流的大小来实现稳定的电压输出。
它可以通过调整电流源电阻或采用反馈电路来实现。
三、基准电压源的设计方法设计一个稳定的基准电压源需要考虑多个因素，包括电路拓扑、元器件选择、温度补偿等。
下面介绍几种常用的设计方法。
3.1 基准二极管电压源基准二极管电压源是一种简单且常用的设计方法。
它利用二极管的特性来提供稳定的参考电压。
通过选择合适的二极管和电阻，可以实现较高的稳定性和精度。
3.2 基于运放的电压源基于运放的电压源是一种常见的设计方法。
它利用运放的高增益和稳定性来提供稳定的电压输出。
通过选择合适的运放和反馈电路，可以实现高精度和低温漂移。
3.3 基于参考电压芯片的电压源参考电压芯片是一种专门设计用于提供稳定参考电压的集成电路。
它通常具有高精度、低噪声和低温漂移等特性。
通过选择合适的参考电压芯片和外围电路，可以实现高性能的基准电压源。
四、基准电压源的应用基准电压源在模拟集成电路中有广泛的应用。
下面介绍几个常见的应用场景。
4.1 ADC测量基准电压源用于ADC（模数转换器）的参考电压。
37基准参考电压
37基准参考电压高等电子电路课件3.7基准参考电压源的选择大多数数字电路、混合信号和模拟电路需要使用电压基准源，因此了解基准源的工作原理、参数和选择方法，对於系统设计是一个很重要的。
本节比较了齐纳二极管、隐埋齐纳二极管和带隙电压基准三种电压基准源的优点和缺点，列出了使用时潜在的问题，介绍了它们的应用范围。
讨论了在设计系统时，选择电压基准源需要考虑的问题。
3.7.1基准源的类型基准源主要有齐纳二极管、隐埋齐纳二极管和带隙电压基准三种，它们都可以设计成两端并联式电路或者三端串联式电路。
齐纳二极管是工作在反向偏置的二极管，需要一个串联的限流电阻。
在要求高精度和低功耗的情况下，齐纳二极管通常是不适合的。
例如，BZ某84C2V7LT1齐纳二极管的标称输出电压Vout是2.5V，有±8%的公差，各个器件之间的输出电压会在2.3V到2.7V的范围内变化。
理想的电压基准源应该是内阻为零，不论电流是流进去还是流出来，都应当保持输出电压恒定。
内阻为零的基准源是不存在的，然而内阻只有毫欧数量级的基准源是可以做得到的。
齐纳二极管的内阻较大，电流为5mA时内阻为100Ω，1mA时600Ω。
齐纳二极管在电压箝位电路中很有用，它们的箝位电压范围宽，从2V至200V，功率可以从几毫瓦到几瓦。
表1比较了这三种电压基准源的优点、缺点，列出了使用时潜在的问题。
表3.7.1.三种电压基准源的比较高等电子电路课件注1：带隙半导体、直接带隙和间接带隙ZnO是一种直接带隙半导体材料，为什么说它是直接带隙的？直接带隙会导致它有什么样的特点？直接带隙半导体材料就是导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中同一位置。
电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴（形成半满能带）只需要吸收能量。
间接带隙半导体材料导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中不同位置。
形成半满能带不只需要吸收能量，还要改变动量。
间接带隙半导体材料导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中不同位置。
高性能带隙基准电压源的研究与设计共3篇
高性能带隙基准电压源的研究与设计共3篇高性能带隙基准电压源的研究与设计1随着电子技术的不断发展，高性能带隙基准电压源的需求也越来越高，它在微电子领域和精密测量领域起到了举足轻重的作用。
因此，研究和设计高性能带隙基准电压源成为了当前热门的研究方向。
带隙基准电压的产生依靠于半导体的特性，其原理是利用半导体能带隙在两个不同的浓度的 pn 结中产生的不同的内建电压，将其采样并放大得到一个固定值的电压。
而带隙基准电压源作为一种重要的基础电路，可用于各种高精度的测量和仪器设备，例如温度计、电阻计、信号发生器等。
在高性能带隙基准电压源的研究中，首先需要考虑的是选择合适的半导体材料和器件。
当前，广泛应用的基准电压源大多采用硅和锗作为半导体材料，其次是氮化物和碳化物半导体。
而器件方面，常见的有温度补偿电阻、放大器、限流器等。
其次，在电路设计中，需要考虑到稳定性、精度和温度漂移等因素。
为了达到高可靠性和高精度的电路设计，通常采用多级放大、温度补偿和特殊的电路结构等技术手段。
例如，采用超微型技术可以有效提高器件的可靠性和精度，而微电子加工技术则可以制作出高度集成化的基准电压源，提高整个系统的稳定性和精度。
此外，高性能带隙基准电压源的应用范围广泛，除了在离线检测和测量设备中起到的作用，也广泛应用于无线通信和医疗设备中。
在医疗领域，基准电压源作为精密测量的基础，能够有效提高诊断和治疗的准确性和安全性。
综上所述，高性能带隙基准电压源的研究与设计是一项重要的课题，其应用领域广泛，发展前景广阔。
在未来的研究中，需要更加注重器件制造技术、电路设计和应用场景等方面的综合发展，为各种高精度仪器和设备的发展提供更加可靠和精确的基础支持。
高性能带隙基准电压源的研究与设计2随着微电子技术的发展，在电子系统中，高性能带隙基准电压源已经成为不可或缺的一部分。
它被广泛应用于模拟/数字转换器、电压控制振荡器、敏感分析仪器等高精度电路中。
高性能带隙基准电压源的设计涉及多个方面，例如带隙参考源、增益调节电路、降噪电路等。
高性能带隙基准电压源的研究与设计
The first voltage reference without an error amplifier based on 0.4μm BCD process is applied to an active power factor correction controller chip. Due to the high supply voltage of the chip, the reference is required to operate over a voltage range of 9.7V to 20V and achieves a perfect PSRR performance. Simulations show that, a temperature coefficient of 10.8ppm/℃ from -40℃ to 125℃, a PSRR up to -108dB within 1KHz and a line regulation of 2.52μV/V can be achieved.
Keywords: Bandgap Reference Temperature Coefficient PSRR Temperature Compensation
西安电子科技大学
学位论文独创性(或创新性)声明
秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。
如何选用合适的电压基准源
第 二项 中的 Ｖ 具 有正 的温度 系数 ， 室温时大 约 在 为 ＋ ．８ ／ ０Ｏｍｖ ℃。通 过 设 定 合 适 的 工 作 点 ， 论 理 上 可 以使 两 项 之 和 在 某 一 温 度 下 达 到零 温 度 系
数 ， 而得 到具有 较好温 度特性 的基准 电压 。 从
２
墨 路； 誊 篥溅 遒 ；
第９ 第 期 ２ １ 卷
制 ， 以在制 造过 程 中基 准 电压 源 的绝 对 值 和温 所
Ｖ Ｌ ＝ Ｂｌ ＩＸ Ｉ ＶＥ ＋ Ｒ／ ３ Ｖ ×ｎ ｏｒ Ｖ Ｅ＋ Ｉ Ｒ ＝ Ｂ （ ｌＲ ）× Ｔ Ｉ ｒ Ｉ ｎ
度 系数 等参 数 的 分散 性 较 大 。因此 ， 必 须设 计 还
Ｖ 具有负的 温度系 数 ， 嘲 室温 时大 约为 一２ Ｖ ℃ ； ｍ／
数 进行 调整 。 更好 的性 能 ， 型情况 下 ， 典 隐埋齐 纳二极 管基准 源
初始 精度 为 （ ．１— ． ） ， ０ ０ ０ １ ％ 温度 系数 为 （ —１ ） １ ０
ｐ ℃ ， 声低 于 １ ／ ｐ—Ｐ ０ １Ｈ 一１ Ｈ ） ｐ 噪 ０Ｖ ｘ （ ． ｚ ０ ｚ，
纳 二极 管 电压 基 准 源 、 隙 电压 基 准 源 和 Ｘ Ｅ 带 ＦＴ
电压基 准源 。
适 合 于低功 耗应 用 的场 合 。
齐 纳基 准源 的另 一 个 问 题 是 它 的输 出阻 抗 。 上例中 Ｂ Ｘ ４４ ３Ｔ Ｚ ８ Ｃ Ｖ Ｌ １器 件 的 内部 阻抗 当 电流 为 ５ Ａ时为 ９ １ ， ｍ ０２ 电流 为 ｌ ｍＡ时 为 ６ ０ ｌ ０ ｆ。非 零 阻抗将 导致 基准 电压 随负载 电流 的变化 而发 生变
一
其 中 ｎ为三极 管 Ｖ 与 Ｖ。 发射 区面积 比。
如何选择基准电压源？
如何选择基准电压源？虽然每种模拟IC类型都有必需优化的特定参数，但这里将探讨基准源——可产生稳定、精确直流电压的器件，该器件打算了、和其他的精度。
基准电压源旨在产生精确的电压，因此输出电压的数值和精度明显很重要。
此外，应考虑特定器件的参数，比如温度漂移、长久稳定性、输出、裕量和噪声。
目前产品的输出电压范围有限，几乎全部产品都在+0.5 V和+10 V范围内。
就我所知，目前市场上没有三引脚负基准电压源[iv]，但可搭配双引脚(分流)基准电压源和正/负电源用法。
除了输出固定电压的基准电压源，某些基准电压源还允许通过一个或两个外部对输出编程。
固然，这些基准电压源的精度和稳定性受电阻的精度和稳定性以及基准电压源自身的内部精度影响。
那么，我们希翼有怎样的精度和稳定性呢? AD588最大初始误差额定值为0.01%(1/10,000，或约为13位)，最大温度系数为1.5 ppm/°C。
在–40°C至+100°C工业温度范围内，这会导致210 ppm的变幻量，或者说12位时的1 LSB。
因此，假如不采纳温度补偿，那么在温度范围内我们能够保证的最佳未校准肯定精度约为12位[v]。
假如我们以昂贵的高精度电压为标准举行校准(机架式设备，非IC)，然后将输入IC的温度范围限制在室温的±20°C左右，那么我们大概能获得大约16位的温度补偿肯定精度。
然而，假如温度在较大范围内变动，热机械迟滞会将基准电压源的可重复性限制在14位左右，而无论它们是否校准得很好，也无论是否举行了温度补偿。
无数基准电压源数据手册会给出长久漂移——通常约为25 ppm/1000小时。
这一误差与时光的平方根成比例关系，即25 ppm/1000小时≈75 ppm/年。
实际比例似乎(不一定)比这更好一点，由于老化速率通常在经过前几千小时之后会有所降低。
因此，得到一个约14位的图。
基准电压源输出架构的两种基本类型是串联和分流。
电压基准源的合理选择
于这种应用 3:PI+L* （ ， !L!%TDT） 3:PI$L* （ !!%TDT）
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电压基准源的主要指标 电压基准源的指标很多， 重要指标包括： （ 初始精度； +） （ 输出电压温度漂移； $） （ 电流拉出和灌进能力； !） 静态电流； （ #） （ 长期稳定性； L） （ 输出电压温度迟滞； I） （ 噪声； S） （ 价格； "） （ 输出电压温度迟滞现象（ 是另一个不 Q） ?=U<）
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电测与仪表
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带隙电压基准源
低功耗产品。对于 +I 位分辨率的数字系统， 其一个 如果 :BK 是 +I 位， 满量程输入 @<R 值为 + N ILL!I， 图+ 组成电压监控的基本组成部分 它能分辨 +@<R 的输入， 约为 SI(!!% 。 对 是 * 到 L%， 和 3:PI!L* （ 是比较好的选择， 他们的噪声 !!%TDT） 都小于 +I 位系统的 +@<R 。另一个可选的方案是用 过采样， 再取平均值， 但是这个方法的缺点是占用 更多的处理器能力， 使系统总费用增加。 选择正确的并联电阻 ! " 时应考虑以下因素： （ 输入电压范围（ ； +） # 9)） （ 稳定电压（ ； $） # <=>)?） （ 输出电流范围（ ； !） $@A:B） 最小并联工作电流（ （ 工作电流总是设 （ #） $<=>)?） 计为最大 $@A:BC$<=>)?） 。 图 + 中， 可根据下式选择 ! "：
简述选用基准电源的基本要素和技巧
简述选用基准电源的基本技巧一、选择基准电压源的基本要素1.并联和串联基准，该如何选择？并联型基准电源，如图1图1并联基准电压源，其功能类似于二极管电压调节器，当设备通过最小电流时，设备上的压降保持不变。
其使用固定压降来调节负载，并将不需要的电流从负载传输到地面。
外部电阻器用于确定总电流电源，其压降为输入电源与基准电压二者的电压差。
最大电流负荷决定输入电压和外部电阻大小决定。
随着负荷的变化，并联基准将吸收掉多余的电流。
外部电阻最大最小值计算方式如上图1、2于负基准电压源，连接方式如图 2 所示。
图2串联型基准电源串联基准不需要任何外部电阻，器件上会通过负载所需的电流，同时加上一个小的静态电流。
然而，正是因为输入电压直接加在器件上，而不是通过串联电阻，所以对于串联基准，有一个参数即最大额定输入电压需要考虑。
图 3 即为一个典型的串联基准电路。
串联基准不需要外部电阻，设备通过负载传导所需的电流和小的静态电流。
然而，正是因为输入电压直接施加到器件而不是串联电阻器，所以有一个参数必须被视为参考，即最大额定输入电压。
图3显示了一个典型的串联基准电路。
图3对于串联基准，需要输入电压至少等于输出电压，并增加一定的余量。
输入和输出之间的附加电压称为电压差，通常随着负载电流的增加而增加。
串联基准可以包括激活功能，该激活功能可以在不需要输出电压时通过外部信号激活或停用设备，从而节省功耗。
为电路选择参考电压时，请考虑以下典型应用•并联基准应用场合：宽范围输入电压或存在大的输入电压瞬变。
负向或浮地基准电压。
•串联基准应用场合：负载电流变化，电源电流和负载电流同时减小。
需要对基准源进行休眠或关断的场合。
2、可利用并联型基准电源实现超低压差压差是指在给定负载状态下VIN和VOUT之间的最小电压差。
您是否经历过这样的情况：需要一个参考电压，该电压必须能够承受大范围的输入电压，同时保持低电压差分操作？例如，许多具有小电压差的串联参考电压源不能支持超过12V的输入电压。
高精度电压基准源的设计及分析的开题报告
高精度电压基准源的设计及分析的开题报告一、选题意义高精度电压基准源广泛应用于电子测量、通信、医疗等领域中的精密测试和仪器设备校准等方面。
在这些应用领域中，要求电压基准源具有高准确度、高稳定性、低噪声等特点。
因此，设计和制造一种高精度电压基准源具有极大的实用和理论意义。
二、研究内容本课题将针对高精度电压基准源的设计和分析开展深入研究。
研究内容包括以下方面：1.高精度基准电压源的参考电路设计：参考电路是基准电压源的重要组成部分，直接影响基准源的准确度和稳定性。
本课题将分析常用的参考电路，如电压分压电路、温度补偿电路等，并设计适合高精度基准电压源的参考电路。
2.高精度基准电压源的功率放大电路的设计：功率放大电路是基准源输出的重要组成部分，直接影响基准源输出电压的准确度和稳定性。
本课题将分析常用的功率放大电路，如OP放大器电路、CMOS电压源电路等，并设计适合高精度基准电压源的功率放大电路。
3.高精度基准电压源的参数测量和分析：对设计的高精度基准电压源进行参数测试和分析，包括精度、稳定性、温度漂移等指标的测试和分析，不断优化设计方案，提高基准源的性能指标。
三、主要研究方法本课题采用以下研究方法：1.理论分析法：对高精度基准电压源的参考电路和功率放大电路进行理论分析和计算，找出影响电压源准确度和稳定性的因素。
2.仿真分析法：利用电路仿真软件对设计的高精度基准电压源进行仿真分析，验证电路设计的正确性和较好的性能指标。
3.实验测试法：对基准电压源进行参数测量和分析，并记录数据，进行数据处理和分析，验证设计的高精度基准电压源的性能指标。
四、预期成果通过以上研究方法，本课题预期达到以下成果：1.设计一种高精度基准电压源的电路方案，并对电路进行仿真和优化。
2.实现一种高精度基准电压源的实验样机，能够满足一定的性能要求。
3.对实验样机进行参数测量和分析，得到实验数据，并进一步优化设计，提高性能指标。
4.撰写一篇关于高精度基准电压源设计和分析的论文或学位论文，对该领域的研究具有一定的学术价值和实用价值。
微功率基准电压源
微功率基准电压源1. 介绍微功率基准电压源是一种用于产生精确稳定的电压信号的仪器。
它可以提供微功率级别的电压输出，并且具有高精度、低噪声和稳定性的特点。
微功率基准电压源在许多领域中都有广泛的应用，例如电子测试、仪器校准、传感器校准等。
2. 基本原理微功率基准电压源的基本原理是利用电路中的稳压器和参考电压源来实现精确的电压输出。
稳压器可以将输入电压稳定在设定值附近，而参考电压源则提供了一个准确的参考电压。
这两个部分结合起来，可以实现微功率级别的基准电压输出。
3. 设计要求微功率基准电压源的设计要求如下：3.1 精度要求微功率基准电压源需要具有高精度的特点，以满足各种精密测试和校准的需求。
通常要求其输出电压的精度在0.1%以内。
3.2 低噪声要求微功率基准电压源需要具有低噪声的特点，以避免干扰其他电路的正常工作。
通常要求其输出电压的噪声水平在10μV以下。
3.3 高稳定性要求微功率基准电压源需要具有高稳定性的特点，以保证长时间使用时输出电压的稳定性。
通常要求其输出电压的稳定性在0.01%以内。
3.4 小尺寸和低功耗微功率基准电压源需要具有小尺寸和低功耗的特点，以方便携带和使用。
通常要求其尺寸在数厘米以内，并且功耗在几十毫瓦以下。
4. 设计方案微功率基准电压源的设计方案如下：4.1 电路结构微功率基准电压源的电路结构主要包括稳压器和参考电压源两部分。
稳压器采用反馈控制的方式，通过对输入电压的监测和调节，使输出电压保持在设定值附近。
参考电压源则采用先进的集成电路技术，提供一个准确的参考电压。
4.2 稳压器设计稳压器设计需要考虑输入电压的变化范围和输出电压的精度要求。
可以采用线性稳压器或开关稳压器的设计方案，具体选择取决于应用的需求和成本的考虑。
4.3 参考电压源设计参考电压源设计需要考虑精度和稳定性的要求。
可以采用温度补偿技术和噪声滤波技术来提高参考电压的精度和稳定性。
4.4 输出电压调节和显示微功率基准电压源需要具有输出电压的调节和显示功能。
基准电压源设计及选用介绍
基准电压源设计及选用介绍通常我们选用稳压二极管作为基准电压源，这是最简单、也是最传统的方法，按照所需电压值选一个对应型号的稳压管当然可以，但选得是否合适、是否最佳，却大有讲究。
最基本的电压基准源电路如环境温度变化时稳压管的击穿特性还会产生漂移。
6V 以下的稳压管具有负温度系数、温度升高时稳压值减小。
击穿电压越低则负温度系数越大，例如3V 稳压管的温度系数约为-1.5mV/℃;6V 以上为正温度系数、温度升高时稳压值增大，击穿电压越高的温度系数越大，例如30V 稳压管的温度系数约为33mV/℃;而6V 左右稳压管的温度系数最小、且在正负之间变化。
因而在允许情况下应尽可能选用击穿特性较硬、温度系数最小的6V 稳压管。
这类稳压管的另一个缺点是同一型号管子其击穿电压的离散性很大，例如2CW1 为7～8.5V、2CW5 为11.5～14V，要想挑出合适电压值的管子是非常困难的。
但如果对稳压值要求不高、电路又比较简单的场合，选用普通稳压管还是合适的。
如需要很低的基准电压，要求不高、而又不希望增加成本时，也可利用二极管的正向特性做为约0.7V 的稳压管使用。
笔者曾用另一类常用的电压基准是采用半导体集成工艺生产的基准二极管和精密电压基准。
基准二极管是一个双端单片式器件，其电特性和使用方法等同于稳压二极管，由于设计时已经考虑了动态电阻和温度系数问题，因而其性能(尤其是低电压器件)要比普通稳压管优越得多。
例如LM103 基准二极管，击穿电压分档：1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6V;动态电阻典型值：15Ω/0.13mA、5Ω/3mA、比稳压二极管低约10 倍，因而。
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基准电压源的设计与选用
【来源:PCB信息网】【编辑:admin】【时间: 2009-5-31 9:25:55】【点击: 88】
基准电压是许多控制或应用电路所必需的，而且电路的控制精度或性能指标在很大程度上取决于基准电压的好坏。
对基准电压的基本要求是：在电源电压和环境温
度变化时其电压值应保持恒定不变。
通常我们选用稳压二极管作为基准电压源，这是最简单、也是最传统的方法，按照所需电压值选一个对应型号的稳压管当然可以，但选得是否合适、是否最佳，
却大有讲究。
最基本的电压基准源电路如图1(a)、稳压管的击穿特性如图1(b)所示。
由图1(b)可见，不同稳压值的击穿特性并不相同，4V以下稳压管的击穿特性非常“软”(动态电阻可高达100Ω以上)，其端电压随通过电流的不同、变化很大；而6V以上的特性就非常“硬”、尤以8V左右的特性最硬(动态电阻约4～15Ω)，击穿电压越高动态电阻也越大，例如30V稳压管的动态电阻约为50～100Ω。
环境温度变化时稳压管的击穿特性还会产生漂移。
6V以下的稳压管具有负温度系数、温度升高时稳压值减小。
击穿电压越低则负温度系数越大，例如3V稳压管的温度系数约为-1.5mV/℃；6V以上为正温度系数、温度升高时稳压值增大，击穿电压越高的温度系数越大，例如30V稳压管的温度系数约为33mV/℃；而6V左右稳压管的温度系数最小、且在正负之间变化。
因而在允许情况下应尽可能选用击穿特性较硬、温度系数最小的6V稳压管。
这类稳压管的另一个缺点是同一型号管子其击穿电压的离散性很大，例如2CW1为7～8.5V、2CW5 为11.5～14V，要想挑出合适电压值的管子是非常困难的。
但如果对稳压值要求不高、电路又比较简单的场合，选
用普通稳压管还是合适的。
如需要很低的基准电压，要求不高、而又不希望增加成本时，也可利用二极管的正向特性做为约0.7V的稳压管使用。
笔者曾用图示仪对大量二极管的正向特性做过观察，发现稳压管的正向特性相对其它二极管而言最硬，整流管次之、开关管最差，因此可用稳压管正向串联的办法组成0.7V、1.4V、2.1V等的低压基准源，还可以通过改变通过电流的办法微调其端电压值。
其温度系数约为-2mV/℃左右。
另一类常用的电压基准是采用半导体集成工艺生产的“基准二极管”和“精密电压基准”。
“基准二极管”是一个双端单片式器件，其电特性和使用方法等同于稳压二极管，由于设计时已经考虑了动态电阻和温度系数问题，因而其性能(尤其是低电压器件)要比普通稳压管优越得多。
例如LM103基准二极管，击穿电压分档：1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6V；动态电阻典型值：15Ω/0.13mA、5Ω/3mA、比稳压二极管低约10倍，因而可在比较小的电流(100 uA-1mA)下得到较
稳定的基准电压。
另一类较常用的基准二极管如LM385-1.2、LM385-2.5、LM336-2.5、LM336-5具有更小的动态电阻(如LM385 仅1Ω、LM336-5仅0.6Ω、LM336-2.5仅0.2Ω)，在很小的工作电流下即有很硬的特性、在10 uA电流下即可正常工作，而普通稳压管至少要在5～10mA下才能正常工作(严格讲并非不能工作，而是工作电流小时其击穿特性非常软、电流的微小变化即可引起端电压的明显变化)；温度系数低，典型值仅20ppm/℃、约25uV/℃，比普通稳压管低百倍以上；工作电压分别为1.235V、2.5V、5V且工作电压的离散性很小、仅1-2％，一般情况下具有互换性；价格也不贵，因
而得到广泛使用。
在要求稳定性极高的应用场合、可以考虑选用自恒温电压基准LM199/299/399系列，其稳定电压典型值为6.95V、动态电阻典型值0.5Ω、LM199/299温度系数
<1ppm/℃。
LM399温度系数<2ppm。
其最大的优点是温度系数极小，可以说是几乎不受环境温度的影响。
这是因为在其基片上除集成了一个能隙式电压基准外。
还另外制造了一个加热、控温电路，工作时需单独对加热电路供电、即可自动将芯片加热并控温在90℃，因此只要环境温度的变化在85℃以下、可以认为芯片的环境温度没有变化．自然不会产生温度漂移。
为保证恒温效果．在其金属壳外另加了一个由保温材料聚砜制造的隔热外壳．其管脚排列如图2所示．典型应用电路如图3所
示。
使用LM399时应注意的是，因其温度系数是有保证的．决定基准电压精度的主要矛盾转移到动态电阻上。
在要求基准精度极高时．为基准芯片供电的工作电流必须恒定。
如果如图3所示，基准芯片工作电流是由电源通过电阻提供，则要求供电电源必须恒定。
笔者在研制高精度控温设备时发现，仅由普通三端稳压器如LM7809等次稳压供电的电源．在市电波动较大时其稳定度是不够的。
相关实验数据如附表
由附表测试数据可见，市电±10％波动时、因7809输出电压仍有约86mV的变化，致使LM399基准芯片的工作电流亦产生微小变化。
由于LM339的动态电阻并不为零，市电±10%的波动已造成基准电压约78 uV的变化。
在高精度控制系统中．基准电压几个uV的变化就可能使系统精度超差。
因此，在要求高稳定度的应用场合，最好对LM399的供电电源进行二次稳压，电路如图4所示。