高精度基准电压源
高精度电压基准芯片
高精度电压基准芯片
高精度电压基准芯片通常是指一种能够提供稳定、精确电压输出的芯片。
这种芯片通常被用在各种需要高精度电压参考的应用中，例如模拟-数字转换器（ADC）、数字-模拟转换器（DAC）、精密测量仪器等等。
高精度电压基准芯片的主要特点是具有非常低的漂移和噪音。
漂移指的是芯片的输出电压随着时间的变化而变化的能力，而噪音则指的是芯片输出中的杂散信号。
这两个因素都会严重影响芯片的精度。
高精度电压基准芯片通常采用各种校准技术来提高其性能。
其中最常见的校准技术是温度补偿和自动校准。
温度补偿是通过对芯片内部的温度传感器进行测量，并根据测量结果来调整输出电压，以抵消温度变化对芯片输出的影响。
自动校准则是指芯片内部具有自动调整电路，能够实时监测和校准芯片的输出，以保持其精度。
另外，高精度电压基准芯片通常会提供多种电压输出选项。
这使得芯片能够适应不同的应用需求，同时也方便了用户在设计中的灵活性。
常见的输出电压选项包括2.5V、3.3V、5V等。
高精度电压基准芯片还具有较高的工作稳定性和可靠性。
这是由于芯片在制造过程中采用了特殊的工艺和材料，以确保其各项性能指标的稳定和可靠。
例如，芯片可以经受较大的工作温度范围（通常是-40°C到+85°C）和较高的工作电压范围（通
常是2.7V到5.5V）。
总的来说，高精度电压基准芯片是一种非常重要的电子元件，被广泛应用于各种需要高精度电压参考的场合。
其具有非常低的漂移和噪音，并通过各种校准技术来提高性能。
此外，高精度电压基准芯片还具有多种输出电压选项、较高的工作稳定性和可靠性等特点。
超高精度带隙基准源的设计
摘要基准电压源是模拟电路设计中广泛采用的一个关键的基本模块。
所谓基准电压源就是能提供高稳定度基准量的电源，这种基准源与电源、工艺参数和温度的关系很小，但是它的温度稳定性以及抗噪性能影响着整个电路系统的精度和性能。
本文的目的便是设计一种高精度的CMOS带隙基准电压源。
本文首先介绍了基准电压源的国内外发展现状及趋势。
然后详细介绍了带隙基准电压源的基本结构及基本原理，并对不同的带隙基准源结构进行了比较。
接着对如何提高带隙基准的电源抑制比以及带隙基准电压源的温度补偿原理进行了分析，还总结了目前提高带隙基准电压源温度特性的各种方法。
在此基础上运用曲率校正、内部负反馈电路、RC滤波器、快速启动电路，设计出了具有良好的温度特性和高电源抑制比的带隙基准电压源电路。
最后应用HSPICE仿真工具对本文中设计的带隙基准电压源电路进行了完整模拟仿真并分析了结果。
模拟和仿真结果表明，电路实现了良好的温度特性和高电源抑制比，0℃～100℃温度范围内，基准电压温度系数大约为11.2ppm/℃，在1Hz到10MHz频率范围内平均电源抑制比(PSRR)可达到-80dB，启动时间为700s 。
关键词: 带隙基准电压源；温度系数；电源抑制比；AbstractV oltage reference is the vital basic module which is widely adopted in analog circuits. It can supply a voltage with high stability. The power supply, technics parameter rand temperature has lesser effete to this voltage. Its temperature stability and antinoise capability influence the precision and performance of the whole system. The purpose of this article is to design a high precision CMOS bandgap voltage reference.In this article, the present situation and developmental trend of voltage reference studies both at home and abroad are presented. The structure and principle of voltage reference are analyzed in detail, and then the different structures of bandgap voltage reference are compared. By analyzing the power supply rejection ratio (PSRR) and the principle of temperature compensation, the method of improving the temperature characteristic is summarized. The design of a bandgap voltage reference circuit with high power supply rejection ratio and good temperature characteristic is completed by applying curvature emendation, inside negative feedback technology, RC filter and fast start-up circuit. At last, the circuits have been simulated with HSPICE simulation tools.The simulation results show that，the circuit with good temperature characteristic and high power supply rejection ratio, and at the temperature range of 0℃to 100℃, the temperature coefficient(TC) is about 11.2ppm/℃. In the frequency range of 1Hz to 10MHz, the average power supply rejection ratio is more than -80dB and it has a turn-on time less than 700s .Key Words: bandgap voltage reference; temperature coefficient; power supply rejection ratio;目录1. 绪论 (1)1.1 国内外研究现状与发展趋势 (1)1.2 课题研究的目的意义 (2)1.3 本文的主要内容 (2)2. 基准电压源的原理与电路 (3)2.1 基准电压源的结构 (3)2.1.1直接采用电阻和管分压的基准电压源 (3)2.1.2有源器件与电阻串联组成的基准电压源 (4)2.1.3带隙基准电压源 (6)2.2 带隙基准电压源的基本原理 (6)2.2.1与绝对温度成正比的电压 (7)2.2.2负温度系数电压V BE (7)2.3 带隙基准源的几种结构 (8)2.4 V BE的温度特性 (11)2.5 带隙基准源的曲率校正方法 (13)2.5.1线性补偿 (13)2.5.2高阶补偿 (13)本章小结 (17)3. 高精度CMOS带隙基准源的电路设计与仿真 (18)3.1 高精度CMOS带隙基准电压源设计思路 (18)3.2 核心电路 (19)3.3 提高电源抑制比电路 (20)3.3.1负反馈回路 (21)3.3.2 RC滤波器 (22)3.4 快速启动电路及快速启动电路的控制电路 (23)3.4.1快速启动电路的控制电路 (23)3.4.2快速启动电路 (24)3.5 CMOS带隙基准电压源的温度补偿原理 (24)3.6 高精度CMOS带隙基准电压源的电路仿真 (27)3.6.1仿真工具的介绍 (27)3.6.2 核心电路的仿真结果 (27)3.6.3 电源抑制比电路的仿真结果 (28)3.6.4 快速启动电路的仿真结果 (28)3.6.5 整体电路的仿真结果 (29)本章小结 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)1.绪论基准电压源(Reference V oltage)是指在模拟电路或混合信号电路中用作电压基准的具有相对较高精度和稳定度的参考电压源。
宽温度范围高精度基准电压源设计
收稿日期:2021-01-15基金项目:陕西省自然科学基础研究计划项目(2020JM -583)通信作者:唐威,教授,博士,研究方向为集成电路设计㊂E-mail :tangwei @xupt .edu .cn电子元件与材料Electronic Components and Materials第40卷Vol .40第4期No .44月Apr2021年2021宽温度范围高精度基准电压源设计师洋洋,唐㊀威,刘㊀伟(西安邮电大学电子工程学院,陕西西安㊀710121)摘㊀要:针对传统Brokaw 型带隙基准电压源温度系数较高的问题,采用高阶曲率补偿方法,利用PN 结反向饱和电流随温度敏感变化的原理,通过将与基准电压温度系数呈相反趋势的补偿电流注入到基准核心部分,对基准输出电压进行温度补偿,实现了宽温度范围内基准电压源的高精度输出㊂电路基于0.18μm BCD 工艺设计㊂仿真结果表明,在3.3V 电源电压下,基准输出电压为1.978V ,在-40~+150ħ温度范围内,基准电压的温度系数为5.82ˑ10-6/ħ,低频时电源抑制比(PSRR )为79.4dB ㊂关键词:带隙基准;高精度;宽温度范围;曲率补偿中图分类号:TN 432文献标识码:ADOI :10.14106/j .cnki .1001-2028.2021.1736引用格式:师洋洋,唐威,刘伟.宽温度范围高精度基准电压源设计[J ].电子元件与材料,2021,40(4):387-392.Reference format :SHI Yangyang ,TANG Wei ,LIU Wei.Design of a wide -temperature -range and high -precision voltage reference [J ].Electronic Components and Materials ,2021,40(4):387-392.Design of a wide -temperature -range and high -precision voltage referenceSHI Yangyang ,TANG Wei ,LIU Wei(School of Electronic Engineering,Xi an University of Post and Telecommunications,Xi an㊀710121,China)Abstract :A high -order curvature compensation method was used to solve the problem of high temperature coefficient of the traditional Brokaw bandgap reference.Since the reverse saturation current of PN junction changes sensitively with temperature and its trend with temperature is opposite to the reference voltage ,it was inputed into the core part of the reference as the compensation current ,and the temperature compensation of the output voltage was realized.As a result ,a high precision output of the reference was obtained over a wide temperature range.The circuit was designed based on 0.18μm BCD process.The simulation results show that the output voltage is 1.978V under 3.3V supply voltage.The temperature coefficient of thereference voltage is 5.82ˑ10-6/ħin the temperature range of -40～+150ħ.The PSRR is 79.4dB at low frequency.Key words :bandgap reference ;high precision ;wide -temperature rage ;curvature compensated㊀㊀带隙基准电压源因具有较低温度系数和较高电源抑制比的特点,被广泛用于DC -DC ㊁模数转换器(ADC )以及低压差线性稳压器(LDO )等数模混合集成电路中[1-2]㊂传统的带隙基准电压源是通过将双极型晶体管具有负温度系数的基极-发射极电压(V BE )与正温度系数(PTAT )的电压(ΔV BE )以适当的权重相加,从而得到零温度系数的输出电压值㊂然而,传统的带隙基准电压源仅对温度特性曲线进行一阶补偿,难以满足现代高精度系统的要求㊂为了得到低温漂的基准电压源,需要进行高阶补偿[3-5]㊂对此,许多文献提出了不同的补偿方法来降低温度系数㊂文献[6]采用分段补偿技术,通过在电路中加入两个不同的曲率补偿电路,在低温段和高温段分别实现对基准电压的曲率补偿,但这种电路较复杂,且电源抑制比(PSRR )较低;文献[7]利用MOS 管工作在亚阈值区时漏电流和栅源电压的非线性特性,通过引入与基电子元件与材料准电压温度系数成相反趋势的高阶补偿电流对基准电压进行曲率补偿;虽然文献[7]在宽温度范围内降低了温度系数,但是由于使用了较多的三极管,导致占用的面积较大㊂本文设计的带隙基准电压源基于Brokaw 基本结构,利用PN 结的反向饱和电流随温度敏感变化的原理,在高温段进行了曲率补偿,使其在-40~+150ħ的宽温度范围内表现出5.82ˑ10-6/ħ的低温漂特性㊂1㊀传统Brokaw 型带隙基准电压源图1是传统的Brokaw 型带隙基准结构㊂图中,运算放大器的输出端与Q 1㊁Q 2的基极相连,为Q 1㊁Q 2提供基极电流㊂由于运算放大器的电压钳位作用使得电阻R 3和R 4上的电压降相等,若R 3=R 4,则流过R 3和R 4两条支路的电流相等,此时三极管Q 1和Q 2的基极-发射极电压差为:ΔV BE =V BE1-V BE2=V T ln I S2I S1æèçöø÷=V T ln N (1)于是流过电阻R 1的电流为:I =ΔV BE R 1=V T ln N R 1(2)则流过电阻R 2的电流为2I ㊂该电流作用在R 2上,可以产生一个具有正温度系数的电压,将该电压与Q 2的基极-发射极电压V BE 相加,便可得到输出电压V REF的表达式为:V REF =V ΒΕ2+2R 2R 1V Τln N(3)通过改变R 1㊁R 2的大小,可以获得一个与温度无关的基准电压㊂由文献[8]可知,三极管的基极-发射极电压V BE随温度变化并不是线性的,它可以表示为[9]:V BE (T )=V G0-T T 0(V G0-V BE0)-(η-α)V T ln(T T 0)(4)式中:T 为热力学温度;T 0是参考温度;V G 0是在温度为T 0时的发射结电压;η是与工艺有关但与温度无关的常数;α的值与集电极电流I C 的温度特性有关(当I C 与温度成正比时,α=0;当I C 与温度无关时,α=1)㊂图1㊀传统Brokaw 型带隙基准电压源Fig .1㊀Conventional Brokaw -type bandgap voltage reference式(4)中的V T ln (T /T 0)体现出非线性项,式(3)只能实现一阶温度补偿,获得近似零温度系数的基准电压㊂因此,要得到高精度的基准输出电压,必须对V BE 的非线性分量进行高阶补偿㊂2㊀宽温度范围高精度基准电压源设计本文设计的宽温度范围高精度基准电压源整体电路如图2所示,包含启动电路㊁偏置电路㊁带隙基准核心电路和曲率补偿电路㊂2.1㊀带隙基准核心电路图2中的Q 3㊁Q 4和R 5~R 9以及运算放大器(M 16~M 23)组成一阶带隙基准电压源㊂其中,Q 3和Q 4发射极结面积之比为1ʒ8,R 5=R 6㊂利用运放的 虚短 特性,钳位A 点和B 点电压,使得V A =V B ㊂假设Q 3和Q 4的集电极电流为I 1,则:I 1=ΔV BE R 8=V T ln8R 8(5)由KCL 有流过R 9和R trim 的电流为2I 1,所以有:V C =V E4-V R8=2I 1(R 9+R trim )=V E3(6)因此Q 3基极电压为:V B3=V C +V BE3=2I 1(R 9+R trim )+V BE3(7)于是带隙基准电压可表示为:㊃883㊃师洋洋,等:宽温度范围高精度基准电压源设计V REF =2(R 9+R trim )R 8V T ln8+V BE3(8)然后通过电阻升压网络可得到基准输出电压V OUT :V OUT =V REF R 3+R 4R 4æèçöø÷=2(R 9+R trim )R 8V T ln8+V BE3éëêêùûúúR 3+R 4R 4(9)为了产生零温度系数的带隙基准电压,对V OUT 关于温度T 求偏导,即: V OUT T= V T T2(R 9+R trim )(R 3+R 4)ln8R 8R 4+V BE3 TR 3+R 4R 4(10)由式(10)可看出,通过调节电阻R 3㊁R 4㊁R 8和R 9的比值即可得到理想的零温度系数的基准输出电压V OUT ,然后通过分压网络可得到多个零温度系数电压值,分别为电路中需要的模块提供参考㊂其中,R trim 的作用是为了解决实际生产中的偏差失配问题加入的修调电阻,减少误差㊂式(9)是在理想条件下得到的基准输出电压值㊂图2中,由于三极管Q 3㊁Q 4存在来自于R 3的基极电流,这就导致R 3和R 4上的电流不一致,使V OUT 在V REF 的基础上产生一定的温差,并且精度㊁电源抑制比等参数也会受到影响[10]㊂因此,式(9)的表述并不准确,本文通过在Q 3㊁Q 4的基极加入电阻R 7来消除基极电流带来的误差[11]㊂首先假设三极管Q 3和Q 4的基极电流为I b ,则加入电阻R 7后带隙基准电压可表示为:VᶄREF =2(ΔV BE -I b R 7)R 8(R 9+R trim )+V BE3㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀=2(R 9+R trim )R 8ΔV BE +V BE3-2I b R 7R 8(R 9+R trim )=V REF -2I b R 7R 8(R 9+R trim )㊀㊀㊀㊀㊀㊀(11)式(11)第二项多项式中I b 随温度变化,使得V ᶄREF在V REF 基础上多了一个随温度变化的微小变量,从而导致基准输出电压V OUT 的温度特性也发生了一定的变化㊂由于Q 3和Q 4从R 3抽取了两份基极电流,因此基准输出电压可表示为:VᶄOUT=VᶄREF R 3+R 4R 4æèçöø÷+2I b R 3㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀=V REF -2I b R 7R 8(R 9+R trim )éëêêùûúúR 3+R 4R 4æèçöø÷+2I b R 3=V OUT -2I bR 7R 8(R 9+R trim )R 3+R 4R 4æèçöø÷+2I b R 3(12)图2㊀宽温度范围高精度基准电压源整体电路Fig .2㊀The complete circuit diagram of the voltage reference withwide -temperature -range and high -precision㊀㊀由式(11)可以看出,对于带隙基准电压V ᶄREF 来讲,即使加入了R 7仍然可以通过调节R 8和R 9的比值来得到一个零温度系数的基准电压㊂对于基准输出电压V ᶄOUT 来讲,通过调节R 7(R 9+R trim )(R 3+R 4)R 8R 4的值,使之等于R 3,即可将式(12)的后两项消除,从而㊃983㊃电子元件与材料可得到R7的值为:R7=R3R4R8(R3+R4)(R9+R trim)(13)2.2㊀曲率补偿电路曲率补偿电路由M28-M30和Q5构成㊂I S由BE结短接的NPN晶体管Q5形成,补偿电流I COMP1和I COMP2通过M28-M30电流镜结构分别注入到A点和B点,对PTAT电流进行补偿㊂IS可以表示为:I S(Τ)=CΤγexp(-qV G0kΤ)(14)式中:C是与PN结的结面积及掺杂浓度有关的常数;γ在一定温度范围内也是常数;VG0为绝对零度时PN 结材料的导带底和价带顶电势差,对于给定的PN结材料,V G0为定值;q为电子的电荷量;k为玻尔兹曼常数;T为热力学温度㊂令λ=qV G0k,并用泰勒展开式e xʈ1+x+x22+x36展开,则I S可以表示为:I SʈC(Tγ-λTγ-1+λ2Tλ-22-λ3Tλ-36)(15)图2中,M28㊁M29和M30的宽长比为1ʒ8ʒ1,于是补偿电流I COMP1和I COMP2为:I COMP1=C(Tγ-λTγ-1+λ2Tλ-22-λ3Tλ-36)=I S㊀(16)I COMP2=8C(Tγ-λTγ-1+λ2Tλ-22-λ3Tλ-36)=8I S(17)经过一阶补偿和曲率补偿后的带隙基准电压可以表示成:V REF=V BE3+2R9+R trim()R8V Tln8+R9+R trim()I COMP1+I COMP2()=V BE3+2ln8R9+R trim()R8V T+R9+Rtrim()I COMP1+I COMP2()=V BE3+2ln8R9+R trim()R8KTq+R9+Rtrim()I COMP1+I COMP2()(18)将式(18)代入式(9)可得到基准输出电压V OUT的表达式为:V OUT=R3+R4R4æèçöø÷V BE3+2ln8R9+R trim()R8KTq+éëêê㊀㊀㊀㊀R9+R trim()I COMP1+I COMP2()ùûúú(19)令K0=R3+R4R4K1=2K ln8(R3+R4)(R9+R trim)qR4R8K2=(R3+R4)(R9+R trim)(C+8C)R4ìîíïïïïïïïï(20)结合式(16)~(17)和式(19)~(20)可得基准输出电压为:V OUT=K0V BE3(T)+K1T+K2(Tγ-λTγ-1+λ2Tλ-22-λ3Tλ-36)(21)式中:K0为负温度系数电压V BE3的系数;K1为一阶温度补偿系数;K2为高阶曲率补偿系数㊂其中一阶温度补偿系数K1主要与R8和R9的比值相关,而高阶曲率补偿系数K2主要与PN结面积相关㊂2.3㊀偏置电路图2中,偏置电路由电流源(M1~M9㊁Q1㊁Q2和R1)和电流偏置(M10~M15)组成㊂正常工作时,电流源产生与电源电压无关的PTAT电流后,经过电流镜成比例复制给电流偏置部分,为M16管提供偏置电压㊂令M1~M5的宽长比相等,Q1和Q2流过的集电极电流相同,假设该电流为I PTAT,Q1和Q2发射极结面积比为8ʒ1,忽略它们的基极电流,于是有:ΔV BE=V T ln I PTAT8IS2æèçöø÷-V T lnI PTATI S2æèçöø÷=V T ln8(22)I PTAT=ΔV BER1=V T ln8R1(23)通过M1~M4㊁M10㊁M12和M15电流镜结构将IPTAT按比例精确复制,产生偏置电流和M16偏置电压㊂2.4㊀启动电路带隙基准电路中,电路存在 简并 偏置点,当电源上电时,所有的晶体管均传输零电流,于是它们㊃093㊃师洋洋,等:宽温度范围高精度基准电压源设计可以无限期地保持关断,因此需要设计启动电路㊂启动电路仅应在上电时提供启动功能,当基准核心电路建立稳定后保持关闭或低功耗状态,如图2所示,M 24~M 27和C 1构成启动电路㊂当电源刚开始上电的时候,并且提供有效的使能信号EN 1,EN 1和EN 2互为反向信号,启动电路开始工作㊂EN 1为低电平时,EN 2为高电平,M 25关闭,M 26的栅端没有电荷,栅电压为0,M 23管关闭,因此Q 3基极没有电流注入;随着电源电压逐渐上升,EN 1为高,EN 2为低,M 25管导通,M 26栅端电压被抬高,从而将M 23管的栅端电压拉低,M 23管导通,开始从电源汲取电流,并注入基准核心电路,使基准核心电路开始工作;同时,M 25管的漏电流逐渐增大并对电容C 1充电,M 26栅端的电压逐渐升高,当基准核心电路正常工作时,M 23的漏端电压升高,使M 27管导通㊂从而将M 26栅端电压拉低,M 26管关断,启动电路关闭㊂3 电路仿真验证基准电压源电路采用0.18μm BCD 工艺设计,并使用Spectre 工具进行仿真验证㊂仿真条件为:V DD =3.3V ,温度范围为-40~+150ħ㊂图3和图4分别是补偿前与补偿后的基准输出电压温度特性的仿真结果㊂从图中可以看出,没有进行高阶补偿的温度系数为17.52ˑ10-6/ħ,补偿后的温度系数为5.82ˑ10-6/ħ,补偿后温度系数降低了11.7ˑ10-6/ħ,精度提高了66.8%㊂图3㊀补偿前的基准输出电压温度特性Fig .3㊀Temperature characteristics of the reference outputvoltage before compensation图5是在V DD =3.3V ,不同工艺角下基准输出电压随温度变化的仿真结果㊂从图5可以看出,在TT工艺角下基准电压源有最佳温度系数值5.82ˑ10-6/ħ,在SS 工艺角下有最差温度系数值14.6ˑ10-6/ħ㊂图6是当V DD =3.3V ,温度为27ħ时,在TT ㊁SS ㊁FF 三种工艺角下,基准电压源的电源抑制比(PSRR )仿真结果㊂从图6可以看出,低频时,TT 工艺角下的PSRR 为79.4dB ,在10kHz 时电源抑制比也有58.9dB㊂图4㊀补偿后的基准输出电压温度特性Fig .4㊀Temperature characteristics of the reference outputvoltage aftercompensation图5㊀基准电压源在不同工艺角下的温度特性Fig .5㊀Simulation results for different processcorners图6㊀基准电压源的电源抑制比曲线Fig .6㊀PSRR curves of the voltage reference表1为本文与部分参考文献带隙基准源的性能比较㊂从表1可看出,本文设计的基准电压源的温度系数优于文献[7-8],低频下的PSRR 也优于文献[6-8],且本文设计的基准电压源具有可调节的多值输出电压㊂㊃193㊃电子元件与材料表1㊀本文与其他文献带隙基准源的性能参数对比Tab.1㊀Performance parameters comparison of bandgapreference source of this paper and other literatures参数文献[6]文献[7]文献[8]本文工艺(μm)0.180.180.250.18电源电压(V) 3.3 5.0 4.5 3.3温度范围(ħ)-40~+125-40~+150-40~+150-40~+150温度系数(10-6/ħ) 3.02 6.9410 5.82 PSRR(dB)5777.47079.4基准输出电压(V)1.241 1.229 1.214 1.978是否多值输出否否否是4㊀版图设计版图的匹配性决定了基准电压源精度的误差大小㊂由式(9)和式(10)可知,电阻比值的大小直接影响着基准输出电压的精度和温漂特性㊂因此本文设计将基准电压源中的所有电阻放置在同一区域,并采用叉指法以减少工艺刻蚀造成的误差㊂此外,对于电流源电路和带隙核心电路中使用的三极管部分的版图,本文设计由8个并联的NPN三极管分别构成Q1㊁Q4,分布在Q2和Q3周围,使Q1和Q2㊁Q3和Q4均形成对称性匹配㊂图7为基准电压源的版图㊂其中,运算放大器㊁偏置电路和电阻都分别进行了合理的布局㊂图7㊀基准电压源版图Fig.7㊀Layout of the reference voltage source5㊀结论本文在传统的Brokaw型带隙基准电压源的基础上,设计了一种宽温度范围高精度的基准电压源㊂利用PN结反向饱和电流随温度敏感变化的原理在高温段产生与基准电压温度系数呈相反趋势的补偿电流,对传统的一阶补偿的带隙基准电压源进行曲率补偿,提升了基准输出电压的精度和温漂特性,并采用电阻分压网络输出多个不同的零温度系数电压值㊂仿真结果表明,在3.3V电源电压下,-40~+150ħ温度范围内,TT工艺角下,基准电压源温度系数为5.82ˑ10-6/ħ;低频时PSRR为79.4dB,通过合理的版图设计,可以应用到数模混合芯片中㊂参考文献:[1]Kostanyan H T,Hayrapetyan A K,Petrosyan A S,et al.5V widesupply voltage bandgap reference for automotive applications[C]//39th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO).NY,USA:IEEE,2019:229-232.[2]Abbasi M U,Raikos G,Saraswat R,et al.A high PSRR ultra-lowpower1.2V curvature corrected bandgap reference for wearable EEG application[C]//13th International New Circuits and Systems Conference(NEWCAS).NY,USA:IEEE,2015:1-4. [3]Hu J L,Sun J,Bai Y B,et al.A novel1.03ppm/ħwide-temperature-range curvature-compensated bandgap voltage reference[C]//2nd International Conference on Circuits System and Simulation(ICCSS).NY,USA:IEEE,2018:22-26.[4]An J H,Wu C J,Xu D C.A wide temperature range4.6ppm/ħpiecewise curvature-compensated bandgap reference with no amplifiers[C]//International Conference on IC Design and Technology(ICICDT).NY,USA:IEEE,2019:1-4.[5]王永顺,崔玉旺,赵永瑞,等.宽温度范围高精度带隙基准电压源的设计[J].固体电子学研究与进展,2016,36(1):54-59. [6]张东亮,曾以成,陈星燕,等.曲率补偿低温漂带隙基准电压源设计[J].电子元件与材料,2015,34(11):85-88. [7]李树镇,冯全源.一种CMOS高阶曲率补偿的带隙基准源电路的设计[J].哈尔滨工业大学学报,2017,49(10):95-99. [8]张龙,冯全源,王丹.一种带曲率补偿的低功耗带隙基准源设计[J].电子元件与材料,2014,33(9):58-61.[9]Wang Y F,Sun J,Ye W X.A high-order temperature compensatedCMOS bandgap reference[C]//3rd International Conference on Cloud Computing and Internet of Things(CCIOT).NY,USA: IEEE,2018:325-328.[10]Zhu G Q,Yang Y T,Zhang Q D.A4.6-ppm/ħhigh-ordercurvature compensated bandgap reference for BMIC[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems II:Express Briefs,2019,66: 1492-1496.[11]杨宁,史仪凯,袁小庆,等.高精度㊁低功耗带隙基准源及其电流源设计[J].传感技术学报,2014,27(1):58-63.㊃293㊃。
一种新型高精度CMOS电压基准源
２Ｓｈｏ ｏ ｏ ｐ ｔ ｎ ｏ ｍ ｎｃｔｎ Ｈｕａ Ｕ ｉ ｒｔ ， 竹 丑４０８ ， 口 ．ｃｏｌｆＣｍ ｕ ｒ ｄＣ ｍ ｕｉ ｉ ， ｎｎ ｎ ｓｙ （ ｇ ｅａ ａｏ ｅ ｖ ｉ １０２ｃ ｆ
／
Ａｂ ｔａ ｔ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅａ ａｙ ｉ ｆｃ ｒｅ ｔａ ｄ ｖ ｌ ｇ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ －ｈ ｒｃ ｅ ｉｔ ｆＮＭ ＯＳ ｔａ ｓｓｏ 。 ｓｒ ｃ ： ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ｎ ｌｓｓｏ ｕ ｒ ｎ ｎ ｏ ｔ ｅｔｍ ｅ ａ ｕ ｅ ｃ ａａ ｔｒｓ ｉ ｏ ａ ｃ ｒ ｎ ｉｔ ｒ ｔ ｅ ｇ ｔ－ｏ ｒ ｅｖ ｌａ ｅｏ ｗｏ ｓｍ ｉ ｒｄ ｏ ｅｃ ｎ ｅ ｔｄ ＮＭ ＯＳ ｔａ ｓｓｏ ｉｓ ｄ ｗｉｈ ｔ ｉｆｒ ｎ ＴＡＴ ｈ ａ ｅｓ ｕ ｃ ｏ ｔｇ ｆｔ ｉ ｌ ｉｄ －ｏ ｎ ｃｅ ａ ｒ ｎ ｉｔ ｒｂａ ｅ ｔ ｗｏ ｄｆｅ ｅ ｔＰ ｃ ｒｅ ｔｓ ｕ ｃ ｓａ ｌ ｏｏ ｔ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔｔｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｏ ｆｉｉｎ ． Ｕｎ ｅ ｈ ｏ ｐ ｎ ａ ｉｎｏ ｈ ｗｏｇ ｔ－ ｕ ｒ ｎ ｏ ｒ ｅｉ ｂｅｔ ｂ ａｎｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｅａ ｕ ｅｃ ｅ ｆ ｅ ｔ ｆ ｃ ｄ ｒｔ ｅｃ ｍ ｅ ｓ ｔ ｆｔ ｅｔ ａｅ ｏ ｓ ｕ ｃ ｏ ｔｇ ，ａ ｎ ｗ ｏ ｒｅ ｖ ｌａ ｅ ｅ ＣＭ ＯＳ ｖ ｌ ｇ ｅ ｅｅ ｃ ｓｄ ｓｇ ｅ ．Ｔｈ ｉｃ ｉ ｗａ ｅ ｉｎ ｄ ｂ Ｍ Ｃ Ｏ １ ｍ ｏ ｔ ｅｒ ｆ ｒ ｎ ｅｗａ ｅ ｉｎ ｄ ａ ｅｃｒ ｕｔ ｓｄ ｓｇ ｅ ｙ ＴＳ ８
Ｃ ＭＯＳ基准电压源． 电路采用 Ｔ ＭＣ ０ １ ｍ ＭＯＳ工艺进行设 计 ， 于 ｔ Ｍ３ 模 型 ， Ｓ ． ８ Ｃ 基 ￣Ｉ Ｖ３ 利用 Ｃ ｄｎ ｅ的 Ｓ ｅｔｅ ａ ｅｃ ｐｃｒ 工具对 电
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。
精密基准电压源LM399系列
-31-精密基准电压源L M399系列西安石油学院孟开元李绍敏摘要:精密基准电压源L M399系列是迄今为止同类产品中温度系数最低的器件,内部有恒温电路,可保证器件的长期稳定性。
本文主要介绍了该系列基准电压源的结构原理和性能特点,并简要说明了应用方法。
关键词:精密基准电压温度系数恒温电路参 数最小值典型值最大值单位反向击穿电压6.66.957.3V反向动态阻抗0.51.5Ω击穿电压温度系数0.000030.0001% ℃温度稳定器电源电压940V1、L M399系列的性能特点L M399系列器件采用标准的密封TO 246型封装,外面加有热保温罩。
L M199的工作温度范围是-55℃到+125℃,L M299的工作温度范围是-25℃到+85℃,L M399的工作温度范围是0℃到+70℃。
其中L M399的使用最广泛,价格也较便宜。
其特点如下:●电压温度系数不超过0.5PPM/℃;●动态阻抗低,典型值为0.5Ω;●击穿电压的初始容差为2%;●低噪声;●低功耗(平衡时),25℃时为300mW ;●长期稳定性好。
基准电压源最重要的技术指标是电压温度系数,它表示温度变化引起的输出电压漂移量(亦称温漂)。
可以看出,在目前生产的基准电压源中,L M199、L M299和L M399的电压温度系数最低,性能最佳。
下面就应用最多的L M399作一介绍。
L M399的电特性如下表所列。
作为高精度的基准电压源,L M399可取代普通的齐纳稳压管,用于A /D 转换器、精密稳压电源、精密恒流源、电压比较器等。
在许多情况下,只需作很小的布线变化,就可用L M399来替换仪器中的电压基准。
2、L M399的结构原理L M399的内部电路可分成两部分:基准电压源和恒温电路。
图1表示了它的管脚排列、结构框图及电路符号。
1、2脚分别是基准电压源的正负极,3、4脚之间接9～14V 的直流电压。
(b )图中的H 表示恒温器。
L M399的基准电压由隐埋齐纳管提供。
基准电压源
基准电压源
基准电压源是一种重要的电子装置，它可以精确地产生一种标准的电压，这种电压可以作为其他电子设备的参考电压，并为特定的应用提供标准的输入信号。
基准电压源一般被用于电子测量和流行的信号处理技术，如电阻，电容，绝缘和电容度，测量仪器，放大器，复杂的逻辑系统，高速比较器和其他功率电子设备。
一般来说，基准电压源可以分为两类：稳定类和可变类。
稳定类基准电压源指可以精确地输出一个极其稳定的电压，例如5V或3.3V，它可以完成一定的交流变化率要求。
可变类则可以实现电压的持续变化，比如常见的调压电源，它们可以用来控制或测量一定范围内的电压。
由于基准电压源有着不同的结构特性，它们可以应用于不同类型的设备中，并为这些设备提供精确的输出电压。
基准电压源非常重要，它可以用来控制或测量输出信号的电压。
基准电压的准确性非常重要，因为高精度的测量结果需要准确的电压。
基准电压源可以为设备的精确度提供基础。
此外，基准电压源的可靠性也非常重要，因为它可以确保设备的正确运行。
一般来说，一个稳定的基准电压源包括精确的温度补偿，能够抵消环境温度变化而产生的偏差。
此外，基准电压源还可以提供很高的信号谐波和有效噪声含量，以确保电压的精确度。
最后，基准电压源也能够充当感应元件，它能够向用户提供外部信号，例如时间，位置等信号。
由于它的安全性和可靠性，基准电压源也被广泛应用于心率，血压，血氧饱和度监测，身体温度，脉搏等
医疗诊断系统中。
总之，基准电压源是一种重要的电子元件，它能够提供精确的电压，以满足电子系统的工作要求。
它具有精确性，可靠性，安全性和可变性等特点，所以能够广泛应用于多种电子系统中。
高精度5v基准芯片电压
高精度5V基准芯片电压一、概述高精度5V基准芯片电压源在各种电子系统中有着广泛的应用，特别是在需要高精度、低噪声、高稳定性的场合。
这些系统包括通信、测量设备、医疗仪器、电源管理和自动控制系统等。
本文将详细介绍高精度5V基准芯片电压源的特性和应用。
二、高精度5V基准芯片电压源的特性1.高精度：高精度5V基准芯片电压源的精度通常在±0.2%到±0.5%之间，这比传统的齐纳二极管基准源更为精确。
2.低噪声：这些基准源具有较低的噪声水平，有助于提高系统的信噪比。
3.高稳定性：其稳定性不受温度、电压和负载变化的影响，为系统提供了稳定的参考电压。
4.宽工作电压范围：它们可以在较宽的工作电压范围内工作，通常为8V到30V。
5.尺寸和功率效率：现代的高精度5V基准芯片电压源在保持高精度的同时，还具有尺寸小和功率效率高的特点。
三、高精度5V基准芯片电压源的应用1.通信系统：在通信系统中，高精度5V基准芯片电压源常用于提供稳定的参考电压，以确保信号的准确传输和处理。
2.测量设备：在各种测量设备中，如示波器、频谱分析仪和信号发生器等，高精度5V基准芯片电压源用于提供准确的参考电压，以获得准确的测量结果。
3.医疗仪器：在医疗仪器中，如心电图机和血压计等，高精度5V基准芯片电压源用于提供稳定的参考电压，以确保设备的准确性和可靠性。
4.电源管理：在电源管理中，高精度5V基准芯片电压源用于提供稳定的参考电压，以实现精确的电压调节和电源控制。
5.自动控制系统：在自动控制系统中，如工业自动化设备和智能家居系统等，高精度5V基准芯片电压源用于提供稳定的参考电压，以确保系统的准确性和稳定性。
一种用于高速高精度ADC的电压基准源设计
６ ０５ ； １ ０ ４
２ 河 南省 电 力 公 司 洛 阳供 电 公 司 ，河 南 洛 阳 ． ４ ０ ９ ７１ ０ ）
（． １电子薄膜 与 集成 器件 国 家重点 实验 室 ，四） 成都 ｌ ｌ
摘 要 ：针 对 电压 基 准 源对流 水 线结构 的 高速 高精 度Ａ Ｃ Ｄ 的性 能 影响进 行 了建模 分 析 ．提 出
第年月
蘧钎雾
Ｖ１ ｏ ｏ２ ． ． Ｎ３ １
Ｍａ．２ ０ ｒ ０１
ｄ ｉ ０３ ６ ０ｉ ｎ１６ － ７ ５２ １ ． ．１ ｏ： ． ９ ．ｓ ． ３ ４ ９ ．０ ００ ０ ７ １ ９ ｓ ５ ３
一
种用于 高速 高精度Ａ Ｃ Ｄ 的 电压基准源设计
由于 流过Ｒ 和 Ｒ 的 电流， 正 比与 Ｎ， 故可 ４ ５ Ｎ Ｌ Ｌ
表示 为 ：
可 以得 到 Ｄ Ｌ 基 准 电压 源 温 度 系 数 的 要 Ｎ 对
＝
求 ，即温度 系数 Ｔ ￣６８ ｐ ／ ｃ ． ｐ ｍ ％。式 中 ， １ 室 ＜ ４ Ｄ 为
温２ ｏ时 的基 准 电压值 。 ５Ｃ
放 的 ｄ 近 １ ｄ 趋 ；三 是 引入 预 校正 技 术 ，即通 过 一 个 反 馈 电路 将 电源 电压 稳 定在 ，并 由Ｖ 为 基
准 电路 供 电 ，以有效 提高Ｐ Ｒ Ｓ Ｒ。 本 文 的 电路 结构 除采 用 共源 共栅 电流镜 技术 外 ，所 加入 的电源 抑制 比提 高 电路还 可使 运 放 的 Ａ削 近 １ 趋 ，从 而大大 提 高基准 源 的电源抑 制 比。
统 集 成 技 术 的提 出 ．对 模 拟 集 成 电路 基 本 模 块 （ ／ 如Ａ Ｄ、Ｄ Ａ转换 器 、滤 波 器 以及 锁 相 环等 电路） ／ 提 出 了更 高 的精度 和速 度要 求 。这 也就 意 味 着 系
一种高精度电压基准源的测试方法
一种高精度电压基准源的测试方法作者：姜吉张文辉来源：《中国科技纵横》2018年第23期摘要：本文介绍了高精度电压基准源的基本原理，设计一种在元器件筛选中对高精度电压基准源的测试方法，对高精度电压基准源的输出电压、稳定度参数等技术指标进行精准检测，测试结果满足技术精度要求。
关键词：高精度电压基准；测试；稳定度中图分类号：TN432 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）23-0080-030 引言基准电压源或电压基准（Voltage Reference）通常指的是在电路中用作电压基准的高稳定度的基准源。
随着集成电路规模的不断增大，尤其是系统集成技术（SOC、VLSI）的发展，电压基准源成为了大规模、超大规模集成电路和几乎所有数字模拟系统中不可缺少的基本电路组成部分。
在模数转换器（ADC）、数模转换器（DAC）、线性稳压器等很多集成电路和单元中，都需要高精度而又输出很稳定的电压基准。
比如在模数转换器中，DC电压基准与模拟输入信号一起用于数字化输出信号的产生；在数模转换器中，DAC根据输入端上的数字输入信号，从DC基准电压中选择和产生模拟输出；在精密测量仪器仪表和应用数字通信系统中通常将电压基准源用系统测量和校准的基准。
二十世纪七十年代以来，基于MOS晶体管的基本理论和制造技术的深入研究、电路设计和工艺技术的进步，MOS模拟集成电路得到了高速发展。
CMOS集成电路由于其工艺简单、器件面积小、集成度高和低功耗等优点，现已经成为了数字集成电路产品的主流。
在这样的背景下，由于低成本、高性能，基于标准数字CMOS工艺的各种高精度模拟集成电路产品备受人们关注，并很快成长为集成电路技术中的一个重要研究领域。
而各种高精度电压基准源由于数字模拟系统中的广泛应用，更加具有广阔的开发与应用前景。
目前很多设备可以进行电压基准源测试，但是由于精度不够，测试结果数据偏离较大，无法判断结果数据的可靠性。
现在大多测试设备都采用激励-响应测试方法，在测试过程中通过搭建外围电路联通测试设备和被测元器件，进行测试，但该过程引入了额外的输入阻抗和输出阻抗，使元器件输入端和输出端产生一个电压差，从而影响元器件的测试结果数据，尤其是在高精度电压基准源测试过程中。
ADR03-超紧凑2.5 V精密基准电压源
RoHS?
Y 材料信息 N 材料信息 N 材料信息 Y 材料信息 Y 材料信息 N 材料信息 N 材料信息 Y 材料信息 Y 材料信息 N 材料信息 N 材料信息 Y 材料信息 Y 材料信息 N 材料信息 N 材料信息 Y 材料信息 Y 材料信息 Y 材料信息
查看PCN/PDN
查看PCN 查看PCN 查看PCN 查看PCN 查看PCN 查看PCN 查看PCN 查看PCN 查看PCN 查看PCN
封装/数量
Reel, 3000 Tube, 98 Reel, 1000 Tube, 98 Reel, 1000 Reel, 250 Reel, 3000 Reel, 3000 Reel, 3000 Tube, 98 Reel, 1000 Tube, 98 Reel, 1000 Reel, 250 Reel, 3000 Reel, 3000 Tube, 98 Reel, 2500
低噪声：10 µV 峰峰值（0.1 Hz至 10.0 Hz）
技术指标
宽工作电压范围：4.5 V to 36.0 V 高输出电流：10 mA 宽温度范围：–40°C至+125°C ADR01/ADR02/ADR03与业界标 准的REF01/REF02/REF03引脚兼 容 ADR02 SOIC已通过汽车应用认 证
引脚 温度范围
5
工业
8
工业
8
工业
8
工业
8
工业
5
工业
5
工业
5
工业
5
工业
8
工业
8
工业
8
工业
8
工业
5
工业
5
工业
5
工业
DIY高准确度电压基准
DIY高准确度电压基准本系列经典的文章由BG2VO多年前所著，目前未被超越，帖到这里供大家参考。
在本站发表时略有修改。
第一部分，概述电子电路的电压基准最早是用稳压二极管，利用了二极管反向击穿后的非常陡的雪崩电压特性来进行电压稳定，比如国产的2cw14。
这类稳压管小电压的具有比较大的负温度特性，高电压的具有较大的正温度特性，稳定度和噪音也比较差。
但由于结构简单、非常便宜，目前还广泛用于要求不高的场合。
后来国内高精度的场合大量使用补偿的稳压二极管，用正偏二极管的负向温度系数抵消稳压二极管的正温度系数，2dw7c（后来改型为2dw232）是最典型的高精度的，温度系数小到0.005%/c，即50ppm/c。
总体精度为0.1%级别的。
再后来，能带隙（bandgap）集成电路大量出现，比如最常用的lm385-1.2（温漂30ppm/c，电流范围大）、tl431（并联稳压），广泛用于各种电源和电子电路中。
另外，伴随着方便且价廉的三端稳压器的大量使用（比如7805，温飘不到1mv/c，噪音大约80uv），使得电源供电水平大大提高。
图1、2，一些常见的稳压管和基准（图上自左向右与表中从上到下对应）图3，hp3456a 六位半万用表内基准板，用的就是lm399类型的基准（lt1826-1249-5）。
据说hp3457a（6 3/4位万用表并可扩充到7又3/4位）内部基准与这个完全一样。
图4，从我的hp 34401a（6位半万用表）的维修手册中可以看到，电路图明确标明基准u403是lm399，而元件列表中的生产部件号正是1826-1249。
第二部分，高精度电压基准器件但是，作为电压基准，是需要精确保存并复现电压值的，因此要求更高一些，比如：1、温度漂移要很低，比如10ppm/c以下，甚至1ppm/c温度是电压变化的大敌，为了对付温飘一般采用两种方法：a、补偿。
有的用电路来补偿，高端的用数字方法，把器件的温度特性记录下来，然后烧到rom里用d/a输出相反的信号来补偿，可以做到1ppm/cb、恒温。
高精度电压源原理
高精度电压源原理
高精度电压源原理是一种基于电子元器件和电路原理的电源设
计技术，其主要目的是提供高精度、低噪声、高稳定性的电压输出。
该技术主要应用于电子测量、精密仪器、通信设备等领域，对于提高系统精度、稳定性和可靠性具有重要意义。
高精度电压源的原理主要包括稳压原理、滤波原理、放大器原理和反馈控制原理。
其中，稳压原理是实现精度、稳定性的基础，主要通过采用稳压电路来保持输出电压的稳定性；滤波原理主要用于去除电源输出的噪声和杂波，保证输出电压的干净和稳定；放大器原理是实现电压放大和放大器增益的关键，通过合理的放大器设计和选择，可以提高电压源的精度和稳定性；反馈控制原理主要用于实现电压源的闭环控制，通过将输出电压与设定值进行比较，反馈到输入端，调节放大器增益，实现输出电压的精度和稳定性。
总之，高精度电压源原理是电源设计的核心技术，采用稳压、滤波、放大器和反馈控制等技术，可以实现高精度、低噪声、高稳定性的电压输出，广泛应用于电子测量、精密仪器、通信设备等领域。
- 1 -。
基准电压源
基准电压源基准电压源是一种可以实现恒定、精确的电压，能够满足精密测量和控制的要求的电源。
它是多种电子设备的重要部件，表现出高精度，高可靠性和高稳定性，可以确保系统正常运行。
作为一种调节电压源，它是电子测量和控制的基本要素，它的精度直接影响系统的精确度。
基准电压源可以分为电池供电和有源供电两种。
电池供电的基准电压源主要通过单片机控制单元和电池来实现，它的输出电压受到电池的自然耗电影响。
这种类型的基准电压源具有结构简单，成本低且不易受外界环境干扰的特点，但输出电压的精度受到电池耗电的影响。
有源供电的基准电压源通常是一种靠正反馈环路控制的集成低压电压参考源，它的原理是通过正反馈环路检测机构将电压调整到用户设定值。
这种基准电压源具有精度高，输出电压稳定，噪声小，功耗小，整机可靠性高等优点，是目前具有较高应用价值的基准电压源。
基准电压源对于电子测量和控制的发展具有重要意义，要求具有高精度、高可靠性和高稳定性的输出电压，用于校准和测量系统的精度。
针对不同的使用场景，基准电压源的类型也不尽相同，除了正常的单电源外，还可以满足一些特殊的应用场景，根据具体情况选择适合的型号，以保证电路系统正常运行并达到设计性能要求。
基准电压源在应用中，要求具有良好的热可靠性和低噪声表现，以及容易操作性和可靠性。
这要求基准电压源的内部电路布局要紧凑合理，内部元器件必须符合精度要求，同时考虑材料、结构和外部环境等多方面因素，以满足可靠性和稳定性的要求。
基准电压源的性能取决于用于测试的精度，因此要实现准确的输出电压，需要校准它，以保证测量器的准确度和稳定性，尤其是振荡器、直流校准等应用。
校准是电子测量及控制的关键环节之一，它的正确性直接影响系统的精度和可靠性，因此，在实施过程中必须科学精准，并且要经常进行校准，以保证系统的正常运行。
总之，基准电压源为精密测量和控制作出了重要贡献，它对电子测量系统的精度和可靠性有着极大的影响。
为了保证系统的精度和稳定性，必须正确选择和合理安装基准电压源，并定期进行校准，以确保系统的正常运行。
高精度电压源原理
高精度电压源原理介绍高精度电压源是一种提供稳定、精确和可靠电压输出的装置。
它在许多领域中都有广泛的应用，例如精密仪器的校准、电路设计的测试以及科学研究等。
本文将详细探讨高精度电压源的原理及相关技术。
基本原理高精度电压源的基本原理是利用精心设计的电路将输入电压转换为稳定的输出电压。
下面将介绍常见的几种高精度电压源的原理。
1. 参考电压源参考电压源是高精度电压源中最常见的一种。
它通过使用稳定的参考电压作为基准，通过运算放大器和反馈电路来产生稳定的输出电压。
例如，使用稳定的基准二极管作为参考电压，结合运算放大器和反馈电路，可以实现高精度的输出电压。
2. DAC数字电压源DAC数字电压源是一种基于数字模拟转换器（Digital-to-Analog Converter，简称DAC）的电压源。
通过将数字信号转换为相应的模拟电压输出，DAC数字电压源可以实现精确的电压控制。
在实际应用中，可以通过微控制器或者数字信号处理器来输出数字信号，然后经过DAC转换为模拟电压输出。
3. 调谐放大电路调谐放大电路是一种基于放大器的电压源。
通过调整放大器的工作状态，可以实现精确的输出电压。
调谐放大电路通常包含多个放大器级联，通过调整不同级别放大器的增益和偏置电压，可以得到所需的稳定输出电压。
实现高精度的关键技术要实现高精度的电压源，除了选用合适的原理之外，还需要关注以下几个关键技术。
1. 稳定的参考电压源稳定的参考电压源是实现高精度电压源的基础。
选用稳定的参考源，如基准二极管或者温度稳定的电压参考模块，可以提供可靠的基准电压。
2. 精确的放大器选用高精度、低漂移的运算放大器对参考电压进行放大和调节，可以提供更稳定、精确的输出电压。
3. 精密的反馈网络合适的反馈电路可以稳定输出电压，通过控制反馈电路的参数，如增益和频率特性，可以优化电压源的性能。
4. 线性稳定的电源高精度电压源需要一个稳定、低噪声的电源供电。
合适的电源滤波器和稳压器可以减小电源纹波和噪声，提供更好的性能。
LDO稳压器高精度电压基准源的分析与设计
LDO稳压器高精度电压基准源的分析与设计LDO稳压器是一种线性稳压器件，其主要功能是在输入电压变化的情况下稳定输出电压。
在很多应用中，需要使用高精度的电压基准源，以确保系统的稳定性和可靠性。
本文将对LDO稳压器高精度电压基准源的分析与设计进行详细讨论。
一、LDO稳压器的基本原理1.输入部分：输入电压经过低通滤波器（包括电容和电感等元件）减少高频噪声，并经过差分放大器的差模输入端。
差分放大器通过放大输入电压与参考电压之间的差值，并产生控制信号。
2.控制部分：控制信号经过放大后驱动功率晶体管的基极，由功率晶体管控制输出电压的大小。
3.输出部分：输出电压通过低通滤波器进一步去除噪声，并输出给负载。
二、高精度电压基准源的要求在很多应用中，需要使用高精度的电压基准源来提供稳定的参考电压。
高精度电压基准源的主要要求如下：1.电压稳定性：电压基准源必须具有高稳定性，即在输入电压变化的情况下，输出电压的变化极小。
2.温度稳定性：电压基准源应具有良好的温度特性，即在不同温度下，输出电压的变化较小。
3.噪声抑制：电压基准源应具有较好的噪声抑制能力，避免将噪声传导到输出端。
三、LDO稳压器高精度电压基准源的设计为了设计一个高精度的LDO稳压器电压基准源，需要考虑以下几个方面：1.参考电压源：选择合适的参考电压源是设计高精度电压基准源的关键。
通常使用基于温度补偿的电流源或电压源作为参考电压。
2.温度补偿：为了提高电压基准源的温度稳定性，可以采用温度补偿电路。
该电路可以根据温度的变化自动调整参考电压的大小。
3.噪声抑制：为了降低电压基准源的噪声水平，可以采用滤波电路和抑制电容等方法。
滤波电路可以减小输入电压的高频噪声，而抑制电容则可以降低输出电压的噪声。
4.反馈控制：为了保持输出电压的稳定，需要设计一个反馈控制电路。
该电路可以将输出电压与参考电压进行比较，并调整差分放大器的放大倍数，以实现稳定的输出电压。
在设计过程中，还需要考虑其他因素，如功耗、成本和尺寸等。
高精度CMOS带隙基准电压源电路设计
（ ９ ２ ９ ４ １部 队 ９ ２分 队 辽 宁 葫芦 岛 １ ２ ５ ０ ０ １ ）
摘要 ： 设 计 了一 种 应 用 于 集 成 稳 压 器 的 高精 度 带 隙基 准 电压 源 电路 。 采 用共 源共 栅 电流 镜 结 构 以及 精 度 调 节 技 术 ， 有 效 提 高 了 电压 基 准 的 温度 稳 定性 和 输 出电 压 精 度 。 经 Ｈ ｙ ｎ ｉ ｘ ０ ． ５ ｐ Ｌ ｍ Ｃ ＭＯ Ｓ． Ｙ － 艺仿 真 验 证 表 明 ， 在２ ５℃时 ， 温度 系
数几乎 为零 ． 基 准 电 压 随 电 源 电压 变 化 小 于 ０ ． １ ｍ Ｖ； 在一 ４ ０ ～ １ ２ ５ ｏ Ｃ 温 度 变化 范 围 内 ， 基 准 电压 变 化 最 大 ４ ． ８ ｍＶ， 满 足 设计指标要求 。
关 键 词 ：集 成 稳 压 器 ；带 隙基 准 ；高精 度 ； 基 准 调 节 中图分类号 ： Ｔ Ｎ ４ ３ ２ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ６ ２ ３ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ ０ ７ １ — ０ ４
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｃ ＭＯＳ ｂ ａ ｎ ｄ ｇ ａ ｐ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｆ ｏ ｒ Ｉ Ｃ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ￣ Ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ
—
４ ０ —１ ２ ５ ｏ Ｃ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ，Ｔ ｈ ｅ ｍａ ｘ ｉ ｍａ ｌ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｓ ４ ． ８ ｍＶ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｓ ａ ｔ ｉ ｓ ｆ ｙ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
基准电压源器件种类
基准电压源器件种类基准电压源是一种用于提供稳定、精确的电压参考的电子设备。
这些设备通常用于测试、测量和校准其他电子设备，以及在高精度应用中提供准确的参考电压。
基准电压源可以根据其工作原理和结构特点分为多种类型。
下面将介绍几种常见的基准电压源。
1. 精密电阻分压器（Precision resistor divider）精密电阻分压器是基准电压源中最简单的一种类型。
它使用高精度的电阻分压，通过改变电阻比例来产生所需的稳定电压。
这种基准电压源通常具有较高的精度和稳定性，但受到环境条件的影响较大。
2. 电压参考二极管（Voltage reference diode）电压参考二极管是一种使用了温度稳定的二极管特性的基准电压源。
它的输出电压与温度几乎无关，因此在一定温度范围内能够提供较为稳定的电压参考。
这种基准电压源常常被用于精密测量和校准设备中。
3. 温度补偿电路（Temperature compensated circuit）温度补偿电路是通过使用温度传感器和稳压电路来实现对基准电压温度漂移的补偿。
该电路会自动根据温度变化来调整输出电压，以保持其稳定性。
温度补偿电路通常被用于高精度应用，如仪器仪表和精密测量仪器。
4. 压差参考（Voltage difference reference）压差参考是一种基于比较两个电压值来产生稳定参考电压的技术。
它通常使用了反馈电路和差分放大器，通过将标准电压与所需电压进行比较，然后调整电路参数，以使输出电压保持恒定。
这种基准电压源通常具有良好的线性度和稳定性。
基准电压源在许多领域中都起着重要的作用。
无论是在科学研究、工业控制还是电子设备校准中，精确的电压参考都是不可或缺的。
选择适合应用需求的基准电压源对于保证测量结果的准确性至关重要。
因此，在选择和使用基准电压源时，需要考虑到环境条件、精度要求和应用场景等因素。
总结来说，基准电压源是一类用于提供稳定、精确电压参考的电子设备，包括精密电阻分压器、电压参考二极管、温度补偿电路和压差参考等不同类型。
AD580_高精度2.5V基准电源
FUNCTIONAL BLOCK DIAGRAMREV.AInformation furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties which may result from its use. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices.aHigh Precision 2.5 V IC ReferenceAD580*One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.Tel: 617/329-4700Fax: 617/326-8703FEATURESLaser Trimmed to High Accuracy: 2.500 V ؎ 0.4%3-Terminal Device: Voltage In/Voltage OutExcellent Temperature Stability: 10 ppm/؇C (AD580M, U)Excellent Long-Term Stability: 250 V (25 V/Month)Low Quiescent Current: 1.5 mA max Small, Hermetic IC Package: TO-52 Can MIL-STD-883 Compliant Versions AvailablePRODUCT DESCRIPTION The AD580 is a three-terminal, low cost, temperature compen-sated, bandgap voltage reference which provides a fixed 2.5 V output for inputs between 4.5 V and 30 V. A unique combina-tion of advanced circuit design and laser-wafer trimmed thin-film resistors provide the AD580 with an initial tolerance of ±0.4%, a temperature stability of better than 10 ppm/°C and long-term stability of better than 250 µV. In addition, the low quiescent current drain of 1.5 mA max offers a clear advantage over classical Zener techniques.The AD580 is recommended as a stable reference for all 8-, 10-and 12-bit D-to-A converters that require an external reference.In addition, the wide input range of the AD580 allows operation with 5 volt logic supplies making the AD580 ideal for digital panel meter applications or whenever only a single logic power supply is available.The AD580J, K, L and M are specified for operation over the 0°C to +70°C temperature range; the AD580S, T and U are specified for operation over the extended temperature range of –55°C to +125°C.*Protected by Patent Nos. 3,887,863; RE30,586.PRODUCT HIGHLIGHTSser-trimming of the thin-film resistors minimizes the AD580 output error. For example, the AD580L output tolerance is ±10 mV.2.The three-terminal voltage in/voltage out operation of the AD580 provides regulated output voltage without any external components.3.The AD580 provides a stable 2.5 V output voltage for input voltages between4.5 V and 30 V. The capability to provide a stable output voltage using a 5-volt input makes the AD580 an ideal choice for systems that con-tain a single logic power supply.4.Thin-film resistor technology and tightly controlled bipolar processing provide the AD580 with temperature stabilities to 10 ppm/°C and long-term stability better than 250 µV.5.The low quiescent current drain of the AD580 makes it ideal for CMOS and other low power applications.6.The AD580 is available in versions compliant with MIL-STD-883. Refer to the Analog Devices Military Products Databook or current AD580/883B data sheet for detailed specifications.AD580–SPECIFICATIONS(@ E IN = +15 V and +25؇C )Model AD580J AD580K AD580L AD580MMin Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Units OUTPUT VOLTAGE TOLERANCE(Error from Nominal 2.500 Volt Output)؎75؎25؎10؎10mV OUTPUT VOLTAGE CHANGET MIN to T MAX157 4.3 1.75mV85402510ppm/°C LINE REGULATION7 V ≤ V IN≤ 30 V 1.56 1.5422mV4.5 V ≤ V IN≤ 7 V0.330.3211mV LOAD REGULATION∆I = 10 mA10101010mV QUIESCENT CURRENT 1.0 1.5 1.0 1.5 1.0 1.5 1.0 1.5mA NOISE (0.1 Hz to 10 Hz)8888µV (p-p) STABILITYLong Term250250250250µV Per Month25252525µV TEMPERATURE PERFORMANCESpecified0+700+700+700+70°C Operating–55+125–55+125–55+125–55+125°C Storage–65+175–65+175–65+175–65+175°C PACKAGE OPTION*TO-52 (H-03A) AD580JH AD580KH AD580LH AD580MHModel AD580S AD580T AD580UMin Typ Max Min Typ Max Min Typ Max UnitsOUTPUT VOLTAGE TOLERANCE(Error from Nominal 2.500 Volt Output)؎25؎10؎10mVOUTPUT VOLTAGE CHANGET MIN to T MAX2511 4.5mV552510ppm/°CLINE REGULATION7 V ≤ V IN≤ 30 V 1.5622mV4.5 V ≤ V IN≤ 7 V0.3311mVLOAD REGULATION∆I = 10 mA101010mVQUIESCENT CURRENT 1.0 1.5 1.0 1.5 1.0 1.5mANOISE (0.1 Hz to 10 Hz)888µV (p-p)STABILITYLong Term250250250µVPer Month252525µVTEMPERATURE PERFORMANCESpecified–55+125–55+125–55+125°COperating–55+150–55+150–55+150°CStorage–65+175–65+175–65+175°CPACKAGE OPTION*TO-52 (H-03A) AD580SH AD580TH AD580UHNOTES*H = Metal Can.Specifications subject to change without notice.Specifications shown in boldface are tested on all production units at final electrical test. Results from those tests are used to calculate outgoing quality levels.All min and max specifications are guaranteed, although only those shown in boldface are tested on all production units.–2–REV. AAD580REV. A –3–ABSOLUTE MAXIMUM RATINGSInput Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40V Power Dissipation @ +25°CAmbient Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .350 mW Derate above +25°C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8 mW/°C Lead Temperature (Soldering 10sec) . . . . . . . . . . . . .+300°C Thermal ResistanceJunction-to-Case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100°C Junction-to-Ambient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .360°C/WAD580 CHIP DIMENSIONSAND PAD LAYOUTDimensions shown in inches and (mm).The AD580 is also available in chip form. Consult the factory for specifications and applications information.THEORY OF OPERATIONThe AD580 family (AD580, AD581, AD584, AD589) uses the “bandgap” concept to produce a stable, low temperature coefficient voltage reference suitable for high accuracy data ac-quisition components and systems. The device makes use of the underlying physical nature of a silicon transistor base-emitter voltage in the forward-biased operating region. All such transis-tors have approximately a –2 mV/°C temperature coefficient,unsuitable for use directly as a low TC reference; however,extrapolation of the temperature characteristic of any one of these devices to absolute zero (with emitter current proportional to absolute temperature) reveals that it will go to a V BE of 1.205volts at 0K, as shown in Figure 1. Thus, if a voltage could be developed with an opposing temperature coefficient to sum with V BE to total 1.205 volts, a zero-TC reference would result and operation from a single, low voltage supply would be possible.The AD580 circuit provides such a compensating voltage, V 1 in Figure 2, by driving two transistors at different current densities and amplifying the resulting V BE difference (∆V BE —which now has a positive TC); the sum (V Z ) is then buffered and amplified up to 2.5 volts to provide a usable reference-voltage output. Fig-ure 3 is the schematic diagram of the AD580.The AD580 operates as a three-terminal reference, which means that no additional components are required for biasing or cur-rent setting. The connection diagram, Figure 4 is quite simple.Figure 1.Extrapolated Variation of Base-Emitter Voltage with Temperature (I E αT), and Required Compensation,Shown for Two Different DevicesFigure 2. Basic Bandgap-Reference Regulator CircuitAD580REV. A–4–Figure 3.AD580 Schematic DiagramFigure 4.AD580 Connection DiagramVOLTAGE VARIATION VS. TEMPERATURESome confusion exists in the area of defining and specifying reference voltage error over temperature. Historically, references are characterized using a maximum deviation per degree Centi-grade; i.e., 10 ppm/°C. However, because of the inconsistent nonlinearities in Zener references (butterfly or “S” type charac-teristics), most manufacturers use a maximum limit error band approach to characterize their references. This technique mea-sures the output voltage at 3 to 5 different temperatures and guarantees that the output voltage deviation will fall within the guaranteed error band at these discrete temperatures. This ap-proach, of course, makes no mention or guarantee of perfor-mance at any other temperature within the operating tempera-ture range of the device.The consistent Voltage vs. Temperature performance of a typi-cal AD580 is shown in Figure 5. Note that the characteristic is quasi-parabolic, not the possible “S” type characteristics of clas-sical Zener references. This parabolic characteristic permits a maximum output deviation specification over the device’s full operating temperature range, rather than just at 3 to 5 discretetemperatures.Figure 5.Typical AD580K Output Voltage vs. TemperatureThe AD580M guarantees a maximum deviation of 1.75 mV over the 0°C to +70°C temperature range. This can be shown to be equivalent to 10 ppm/°C average maximum; i.e.,1.75mV max 70°C ×12.5V =10ppm /°C max averageThe AD580 typically exhibits a variation of 1.5 mV over thepower supply range of 7 volts to 30 volts. Figure 6 is a plot of AD580 line rejection versus frequency.NOISE PERFORMANCEFigure 7 represents the peak-to-peak noise of the AD580 from 1 Hz (3 dB point) to a 3 dB high end shown on the horizontal axis. Peak-to-peak noise from 1 Hz to 1 MHz is approximately 600 µV.Figure 6.AD580 Line Rejection PlotFigure 7.Peak-to-Peak Output Noise vs. FrequencyAD580REV. A–5–Figure 8.Input Current vs. Input Voltage (Integral Loads)THE AD580 AS A CURRENT LIMITERThe AD580 represents an excellent alternative to current lim-iter diodes which require factory-selection to achieve a desired current. This approach often results in temperature coefficients of 1%/°C. The AD580 approach is not limited to a specially selected factory set current limit; it can be programmed from 1 mA to 10 mA with the insertion of a single external resistor.The approximate temperature coefficient of current limit for the AD580 used in this mode is 0.13%/°C for I LIM = 1 mA and 0.01%/°C for I LIM = 13 mA (see Figure 9). Figure 8 displays the high output impedance of the AD580 used as a current lim-iter for I LIM= 1, 2, 3, 4, 5 mA.Figure 9.A Two-Component Precision Current LimiterTHE AD580 AS A LOW POWER, LOW VOLTAGEPRECISION REFERENCE FOR DATA CONVERTERSThe AD580 has a number of features that make it ideally suited for use with A/D and D/A data converters used in complexmicroprocessor-based systems. The calibrated 2.500 volt output minimizes user trim requirements and allows operation from a single low voltage supply. Low power consumption (1 mAquiescent current) is commensurate with that of CMOS-type de-vices, while the low cost and small package complements the de-creasing cost and size of the latest converters.Figure 10 shows the AD580 used as a reference for the AD754212-bit CMOS DAC with complete microprocessor interface.The AD580 and the AD7542 are specified to operate from a single 5 volt supply; this eliminates the need to provide a +15volt power supply for the sole purpose of operating a reference.The AD7542 includes three 4-bit data registers, a 12-bit DAC register, and address decoding logic; it may thus be interfaced directly to a 4-, 8- or 16-bit data bus. Only 8 mA of quiescent current from the single +5 volt supply is required to operate the AD7542 which is packaged in a small 16-pin DIP. The AD544output amplifier is also low power, requiring only 2.5 mA quies-cent current. Its laser-trimmed offset voltage preserves the±1/2 LSB linearity of the AD7542KN without user trims and it typically settles to ±1/2 LSB in less than 3 µs. It will provide the 0 volt to –2.5 volt output swing from ±5 volt supplies.Figure 10. Low Power, Low Voltage Reference for the AD7542 Microprocessor-Compatible 12-Bit DACAD580REV. A–6–OUTLINE DIMENSIONSDimensions shown in inches and (mm).TO-52 PackageC 549a –4–8/85P R I N T E D I N U .S .A .。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
R3 2 R1 (1 )[U BE 1 U T ln(n )] R4 R2 R3 (1 )[U g 0 CT KUT ] R4
式中， K (9—46)
2 R1 ln(n ). R2 调节R1和R2的值，使KUT=CT，那么
U REF
R3 (1 )U g 0 R4
第9章
功率电路及系统
图9—31 普通齐纳管和埋层齐纳管的击穿部位 (a)普通齐纳管；(b)埋层齐纳管
(9—41a) (9—41b) (9—42)
第9章
功率电路及系统
UBE T UBE ＋ UT 发生器 UT T K 常数 URE F＝UBE ＋KU T
图9—29 能隙基准电压源的工作原理
第9章
功率电路及系统
式中，Ug0为半导体材料在绝对零度下(0K)的带隙
(Band—Gap)电压，即禁带宽度。硅材料的Ug0为1.205V， 锗材料的Ug0 为0.72V。该值是一个固定不变的电压值。 如式(9—42)所示，若调整K值使第二项与第三项相抵消， 则
U REF U g 0
(9—43)
第9章
功率电路及系统
二、能隙基准电压源电路
图9—30给出一个能隙基准电压源的电路例子。设 运算放大器是理想的，且RA=RB 因此有
U BE 1 U BE 2 U BE I1 I 2 R2 R2 U BE U BE 1 U BE 2 U T ln(n ) I1 I S 2 U T ln( ) I 2 I S1
第9章
功率电路及系统
9—4—2 以埋层齐纳管为参考的超高精度基准电压源
能隙基准电压源的ST≤3×10-6/℃，噪声电压 UNpp≥20μV。对于高分辨率的A/D、D/A(16位以上)，仍 感不足。以埋层齐纳管为参考的基准电压源的精度和稳 定度有望更高。 普通齐纳管的击穿机理发生在硅晶体表面，如图9— 31(a)所示，表面存在更多的杂质，易受机械压力和晶格 错位等因素影响，导致击穿噪声大，长期稳定性不好。
第9章
功率电路及系统
9—4—1能隙基准电压源
一、能隙基准电压源的工作原理 如图9—29所示，UBE为负温度系数，UT发生器乘以 系数K为负温度系数，二者经相加器相加后得到基准电 UREF：
U REF U BE KUT
(9—40)
又知，结电压UＢＥ随温度上升而下降，即有
U BE U g 0 CT UT U REF kT q kT U g 0 CT K q
(9—47)
第9章
功率电路及系统
若R4 固定，则改变R3 ,即可得到不同的基准电压值。 美国AD公司的AD580、AD581、AD584、AD680系列 电压基准的原理电路与图9—30相同。例如，AD581的 基准电压UREF=10V±0.005V，温度系数ST为5×10-6/℃， 长期稳定度为25×10-6/1000h，输出噪声电压的峰峰值 小于40μV。
电子系统设计
高精度基准电压源
第9章
功率电路及系统
9—4 高精度基准电压源
在集成电路或电子设备中，常需要基准电压源 (U REF )。该类基准电压源要求精度高，温度稳定性好 (±0.2×10-6~±20×10-6左右)，噪声电压低，长期稳 定度好等，但其输出电流并不大，一般为几毫安~十几 毫安。实现此类电压基准功能的电路和器件有两种， 简要介绍如下。
(9—44)
(9—45)
第9章
功率电路及系统
RA
I2 RB
I1 ＋ －
UCC
URE F R3 U′
V2 R2 R1 I2 I1 ＋I2
V1 I1
R4
图9—30 能隙基准电压源电路
第9章
功率电路及系统
运放输出电压即基准电压UREF为
U REF
U (1
R3 R3 ) (1 )[U BE 1 ( I1 I 2 ) R1 ] R4 R4