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電壓基準(zhǔn)是什么

數(shù)控電壓基準(zhǔn)源是當(dāng)代模擬集成電路極為重要的組成部分，它為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路、A/D和D/A轉(zhuǎn)化器提供電壓基準(zhǔn)，也是大多數(shù)傳感器的穩(wěn)壓供電電源或激勵(lì)源。另外，電壓基準(zhǔn)源也可作為標(biāo)準(zhǔn)電池、儀器表頭的刻度標(biāo)準(zhǔn)和精密電流源。

定義

幾乎在所有先進(jìn)的電子產(chǎn)品中都可以找到電壓基準(zhǔn)源，它們可能是獨(dú)立的、也可能集成在具有更多功能的器件中。例如： 在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器中，基準(zhǔn)源提供了一個(gè)絕對(duì)電壓，與輸入電壓進(jìn)行比較以確定適當(dāng)?shù)臄?shù)字輸出。

在電壓調(diào)節(jié)器中，基準(zhǔn)源提供了一個(gè)已知的電壓值，用它與輸出作比較，得到一個(gè)用于調(diào)節(jié)輸出電壓的反饋。 在電壓檢測(cè)器中，基準(zhǔn)源被當(dāng)作一個(gè)設(shè)置觸發(fā)點(diǎn)的門限。

理想電壓基準(zhǔn)源

理想的電壓基準(zhǔn)源應(yīng)該具有完美的初始精度，并且在負(fù)載電流、溫度和時(shí)間變化時(shí)電壓保持穩(wěn)定不變。實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員必須在初始電壓精度、電壓溫漂、遲滯以及供出/吸入電流的能力、靜態(tài)電流(即功率消耗)、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、噪聲和成本等指標(biāo)中進(jìn)行權(quán)衡與折衷。

基準(zhǔn)源的類型

兩種常見(jiàn)的基準(zhǔn)源是齊納和帶隙基準(zhǔn)源。齊納基準(zhǔn)源通常采用兩端并聯(lián)拓?fù)�；帶隙基�?zhǔn)源通常采用三端串連拓

實(shí)現(xiàn)方式

1.電阻分壓：

只能作為放大器的偏置電壓或提供放大器的工作電流。這主要是由于其自身沒(méi)有穩(wěn)壓作用，故輸出電壓的穩(wěn)定性完全依賴于電源電壓的穩(wěn)定性。

2.普通正向二極管

不依賴于電源電壓的恒定電壓基準(zhǔn)，但其電壓的穩(wěn)定性并不高，且溫度系數(shù)是負(fù)的，約為-2mV/℃

3.齊納二極管

可克服正向二極管作為電壓基準(zhǔn)的一些缺點(diǎn)，但其溫度系數(shù)是正的，約為+2mV/℃

4.溫度補(bǔ)償性齊納二極管

體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于集成;但存在噪聲大、負(fù)荷能力弱、穩(wěn)定性差以及電壓基準(zhǔn)較高、可調(diào)性較差等缺點(diǎn)。這種電壓基準(zhǔn)源不適用于便攜式和電池供電的場(chǎng)合。

5.帶隙基準(zhǔn)源（采用CMOS，TTL等技術(shù)實(shí)現(xiàn)）

運(yùn)用半導(dǎo)體集成電路技術(shù)制成的電壓基準(zhǔn)源種類較多，如深埋層穩(wěn)壓管集成基準(zhǔn)源、雙極型晶體管集成帶隙基準(zhǔn)源、CMOS集成帶隙基準(zhǔn)源等。“帶隙基準(zhǔn)源”是七十年代初出現(xiàn)的一種新型器件，它的問(wèn)世使基準(zhǔn)器件的指標(biāo)得到了新的飛躍。

由于帶隙基準(zhǔn)源具有高精度、低噪聲、優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于電壓調(diào)整器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(A/D， D/A)、集成傳感器、大器等，以及單獨(dú)作為精密的電壓基準(zhǔn)件，低溫漂等許多微功耗運(yùn)算放。

總結(jié)

任何系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)都在于在成本、體積、精確度、功耗等諸多因素的平衡與折衷。為具體設(shè)計(jì)選擇最佳基準(zhǔn)源時(shí)需要考慮所有相關(guān)參數(shù)。有趣的是，很多時(shí)候選用較貴的元件反而使系統(tǒng)的整體成本更低，因?yàn)樗�可以降低制造過(guò)程中補(bǔ)償和校準(zhǔn)的花銷。

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