为应用寻找一个合适的“Goldilocks”电压基准

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  您需要一个电压基准，但您不确定如何选择最适合您应用的基准。那么您来对地方了！在这篇博文中，我将讨论一些关键的电压基准参数，并基于您的应用帮您权衡这些参数，以寻找到“刚好适合”您应用的“Goldilocks”电压基准。

  首先，考虑您的应用是否需要一个并联电压基准或一个串联电压基准。您不必立即选定一个拓扑结构，但它有助于了解每一应用的最佳用例。若您不熟悉并联电压基准和串联电压基准之间的差异，就此话题我写了一篇博文“了解参考电压：并联VS串联。哪种拓扑结构更适合您？”及白皮书“并联与串联：如何选择一个电压基准拓扑结构”，因此您可查阅了解。

  第二，定义应用程序的系统边界。寻找一个电压基准时，了解物理环境、环境温度的变化及任何系统校准是否会发生都是重要的考虑因素。我已在下方列出几个关键参数，附带一些相应计算公式和问题。在每一部分末尾，我列出了典型设备及常用设备的应用。

初始精度

• 相关问题：

“我所需的电压基准到底多精确？”

“我需要进行系统校准吗？”

• 描述：“初始精度”是实际的参考电压将如何接近室温下所列电压的规范。初始精度典型被定义为目标电压的百分比。例如，使用+/- 1％初始精度的2.5V基准将会具有2.475V和2.525V（+/-2.5mV）之间的初始室温电压。请记住，若您正执行系统校准，则此初始精度规范可能并非一个高优先级。
• 示例：

LM4132串联电压基准：0.05％的精度。

LM4030并联电压基准：0.05％的精度。

• 应用：

LM4030由于其高初始精度广泛应用于工厂自动化和测试/测量应用。

温度系数

• 相关问题：

“系统将经历高/低温吗？”

• 描述：

“温度系数”也称为TempCo或温度漂移。由于环境温度变化，其为基准电压变化的量度。此delta通常以百万分率/摄氏度表示。刚开始您可能会对此感到困惑。为了计算参考电压中的变化，将测试的温度范围与温度系数相乘。例如，LM4132在-40℃至125℃的温度范围内，具有20ppm/℃的温度系数，因此由于温度变化，对于2.5V基准来讲，最大偏差是3,300ppm或8.25mV。即使应用温度范围小于所述测试温度范围，您在计算时也必须使用完整测试温度范围，因为该偏差不一定与温度成线性关系。

• 示例：

LM4132串联电压基准：20ppm /℃。

REF50xx串联电压基准：3ppm /℃。

LM4050并联电压基准：50PPM /℃。

• 应用：

LM4132的低温度系数使得它广泛用于工厂自动化和控制应用，其中环境可偏离舒适的房间温度设定。

热滞

• 相关问题：

“系统会循环高温和低温吗？”

• 描述：

“热滞”是环境温度完整周期后的室温条件下基准电压中的差异。一个完整的环境温度循环始于室温条件。在返至室温前，环境温度会斜降/斜升到设备的最小值和最大值。温度循环前后，在25℃条件下测量基准电压，并将差值记录为热滞后。热滞后是由施加于封装的应力和由于热膨胀等热效应应力消失所引起的。若您的应用将处在一个固定的温度环境下，那么并不用太担心热滞现象。

• 示例：

LM4140串联电压基准：20ppm。

• 应用：

LM4140因其极低的热滞后非常适合诸如传感器和变送器的工厂自动化应用。

长期稳定性

• 相关问题：

“如何长期稳定基准电压？”

• 描述

“长期稳定性”是随时间变化的基准电压偏差预估。此参数在产品开发期间很典型，其中，多个部件在正常操作条件下试验1000小时。1000小时试验前后测定基准电压，并将该差值以百万分率记录作为长期稳定性。将部件置于具有最小机械应力的电路板上可减少影响长期稳定性的因素。在给定应力条件下，一个典型印刷电路板的边缘的变形面积最小，而电路板中心变形面积最大。

• 示例

LM4030并联电压基准：40ppm。

REF50xx串联电压基准：45ppm。

• 应用：

LM4030因其低长期漂移而广泛应用于工厂自动化和测试/测量应用中，其中，电压基准需要持续很长一段时间。

低频噪声

• 相关问题：

“在基准电压，我期望经受多大噪音？”

• 描述

“低频噪声”的特征为0.1Hz和10Hz的之间的峰-峰值。由于其低频率性质，通常不会被滤掉。另一方面，宽带噪声的特征为10Hz至10kHz之间的峰-峰值，并且通过大小合适的输出电容器可轻松被滤除。低频噪声因此通常为基准电压噪声的主要来源。

• 示例：

LM4140串联基准电压：2.2μVpp。

REF50xx串联基准电压：3μVpp/ V（输出电压上，每伏为3μVpp；对于REF5025，V_OUT = 7.5µVpp时，每伏为3μVpp）。

• 应用：

LM4140串联基准电压的低噪音使得其广泛应用于医疗、服务器和工厂自动化应用。

现在，您应该对一些最重要的电压基准参数有了一个基本了解。您可更自信地浏览德州仪器可用的电压基准库。若您有兴趣了解此博客中针对此话题讨论的更多详情，请阅读白皮书“参考电压选择基础。”

审核编辑：符乾江