放大器IC以最少的器件和单电源轨产生负基准电压源

负基准电压源可通过串联基准电压源和反相放大器生成。MAX6010串联电压基准与集成电荷泵的MAX9820放大器配合使用，如图1电路所示，采用单电源实现该负电压基准。

介绍

某些应用需要使用负基准电压源，而负基准电压源通常不容易获得。产生负电压的常用方法是使用运算放大器（op amp）反相正精密基准电压源的输出。这种方法通常需要一个正基准电压源、运算放大器和两个电源轨来产生负输出。

产生负电源轨的另一种方法是电荷泵逆变器。这种方法需要一个基准电压源、一个电荷泵、一个运算放大器和一个正电源轨。虽然这些方法有效，但它们都需要多个组件，并且消耗的空间比实际理想情况要多。此外，众多组件会增加成本，这是不可取的。

本文介绍了一种使用集成电荷泵的运算放大器从单电源生成负基准电压源的简单方法。这种运算放大器-电荷泵组合在MAX9820上可以找到，它实际上是一个立体声耳机放大器IC，具有多种特性，适合其预期应用。然而，它在这里还有另一个用途，作为产生负基准电压源的电路的基础，同时需要最少的元件和电源轨，并减少物料清单（BOM）和所需的电路板空间。

电路说明

图1电路使用3 V串联基准电压源（U1）和带内部电荷泵（U2）的运算放大器构成负基准电压源。U1 提供精确的 3V 输出，功耗低于 5μA。在此配置中，U1的输出连接到U2的反馈回路。负反馈迫使运算放大器的输出为-3V。U2 上的低输出失调电压与 U1 的精密精度相结合，可实现高精度负输出电压。

电源电压必须足够高，以解决基准电压源和运算放大器的任何潜在裕量问题。基准电压源还需要一个 3.2V 输入电压来产生一个 3V 基准。U1 和 U2 的绝对最大电压均为 6V;两款器件的最高推荐工作电压均为5.5V。该电路的电源轨范围最小为3.2V，最大为5.5V。

基准电压源需要去耦电容。推荐的去耦电容为输入端的0.1μF和输出端的0.01μF。U2 需要一个 0.1μF 和一个 10μF 并联。

图1.该电路产生负基准电压源。U1电压基准（MAX6010A）驱动运算放大器U2（MAX9820）的输入。U2的输出为负基准电压。

R1和R2应使用高精度匹配电阻，以确保在两个器件的整个温度范围内（-40°C至+85°C）具有稳定的输出电压。

在反馈路径中使用两个匹配电阻的替代方法成本更高，但更准确：使用精密电阻分压器（图 2） 例如，MAX5491 （U3）提供0.035%（A级）、0.05%（B级）和0.1%（C级）的电阻匹配;它涵盖了电路中基准电压源和运算放大器的整个工作温度范围。它是该稳压器的理想补充。

图2.图中所示为图1电路，以及用U3（MAX5491）精密匹配电阻分压器替换两个电阻。

图3显示了图1中电路的输出电压与温度的关系。-40°C至+85°C的最大温度偏差为3mV，在作为独立器件的U1基准电压源的最大输出电压规格范围内。

图4显示了图1电路在−40°C、+25°C和+85°C时的输出电压与负载电流的关系。测试是在反馈环路中使用两个1%电阻和一个5V电源电压完成的。

图3.图1电路在无负载条件下的输出电压与温度的关系

图4.图1电路的输出电压与负载的关系

审核编辑：郭婷