基准电压是什么_基准电压有什么作用

　　基准电压是什么

　　基准电压是指传感器置于0℃的温场（冰水混合物），在通以工作电流（100μA）的条件下，传感器上的电压值。实际上就是0点电压。其表示符号为V（0），该值出厂时标定，由于传感器的温度系数S相同，则只要知道基准电压值V（0），即可求知任何温度点上的传感器电压值，而不必对传感器进行分度。

　　基准电压的示例

　　如基准电压V（0）=700mV;温度系数S=2mV/C，则在50C时，传感器的输出电压7（50）=700+2X 50=800（mV）。这一点正是线性温度传感器优于其它温度传感器的可贵之处。

　　电压基准与系统有关

　　在要求绝对测量的应用场合，其准确度受使用基准值的准确度的限制。但是在许多系统中稳定性和重复性比绝对精度更重要；而在有些数据采集系统中电压基准的长期准确度几乎完全不重要，但是如果从有噪声的系统电源中派生基准就会引起误差。单片隐埋齐纳基准（如AD588和AD688）在10 V时具有1 mV初始准确度（0.01 %或100 ppm）， 温度系数为1.5 ppm/°C。这种基准用于未调整的12位系统中有足够的准确度（1 LSB=244 ppm），但还不能用于14或16位系统。如果初始误差调整到零，在限定的温度范围内可用于14位和16位系统（AD588或AD688限定40℃温度变化范围，1 LSB=61 ppm）。

　　对于要求更高的绝对精度，基准的温度需要用一个恒温箱来稳定，并对照标准校准。在许多系统中，12位绝对精度是不需要这样做的，只有高于12位分辨率才可能需要。对于准确度较低（价格也会降低）的应用，可以使用带隙基准。

　　

　　基准电压芯片有什么用

　　在额定工作电流范围之内，基准电压源器件的精度（电压值的偏差、漂移、电流调整率等指标参数）要大大优于普通的齐纳稳压二极管或三端稳压器，所以用于需要高精度基准电压作为参考电压的场合，一般是用于A/D、D/A和高精度电压源，还有些电压监控电路中也用基准电压源。

　　电压基准芯片的分类

　　根据内部基准电压产生结构不同，电压基准分为：带隙电压基准和稳压管电压基准两类。带隙电压基准结构是将一个正向偏置PN结和一个与VT（热电势）相关的电压串联，利用PN结的负温度系数与VT的正温度系数相抵消实现温度补偿。稳压管电压基准结构是将一个次表面击穿的稳压管和一个PN结串联，利用稳压管的正温度系数和PN结的负温度系数相抵消实现温度补偿。次表面击穿有利于降低噪声。稳压管电压基准的基准电压较高（约7V）；而带隙电压基准的基准电压比较低，因此后者在要求低供电电压的情况下应用更为广泛。

　　根据外部应用结构不同，电压基准分为：串联型和并联型两类。应用时，串联型电压基准与三端稳压电源类似，基准电压与负载串联；并联型电压基准与稳压管类似，基准电压与负载并联。带隙电压基准和稳压管电压基准都可以应用到这两种结构中。串联型电压基准的优点在于，只要求输入电源提供芯片的静态电流，并在负载存在时提供负载电流；并联型电压基准则要求所设置的偏置电流大于芯片的静态电流与最大负载电流的总和，不适合低功耗应用。并联型电压基准的优点在于，采用电流偏置，能够满足很宽的输入电压范围，而且适合做悬浮式的电压基准。

　　电压基准芯片参数解析

　　安肯（北京）微电子即将推出的ICN25XX系列电压基准，是一系列高精度，低功耗的串联型电压基准，采用小尺寸的SOT23-3封装，提供1.25V、2.048V、2.5V、3.0V、3.3V、4.096V输出电压，并提供良好的温度漂移特性和噪声特性。

　　

　　图1.串联型电压基准芯片和并联型电压基准芯片示意图

　　表1列出了电压基准芯片与精度相关的各项参数。首先要考虑输出电压的初始精度。不同型号的电压基准芯片，初始精度可能从0.02%变化到1%。这就意味着它们能够达到不同的系统精度，0.02%能够适应12位的系统精度，1%只能够适应6位的系统精度。对于不能自行校准的系统，需要根据精度要求选择初始精度合适的芯片。多数系统设计者可以通过软件或硬件校准调整初始精度误差，因此初始精度并不是限制电压基准芯片应用的主要因素。

　　

　　表1.电压基准芯片的主要参数

　　输出电压的温度漂移系数是衡量电压基准芯片性能的一个重要参数。它代表一个平均量，可以通过这个参数估算芯片输出电压在整个工作温度范围内的变化范围，这个参数不代表某一特定温度点的输出电压随温度变化的斜率。由温度漂移导致的精度误差很难通过系统校准的方法来减小。

　　ICN25XX系列电压基准芯片采用专利的补偿电路和修调电路实现了良好的温度漂移特性：在-40？C到125？C温度范围内，温度漂移系数小于10ppm/？C。图2为测试得到的典型温度漂移曲线。

　　

　　图2.ICN2520典型温度漂移曲线

　　

　　电压基准芯片的输出电压会随着使用时间增加而变化，通常是朝一个方向按指数特性变化，使用时间越长，变化越小，因此以公式1为单位表示电压基准芯片的长期稳定性，以反映输出电压变化量随使用时间指数衰减。长期稳定性是在几个月甚至几年的使用过程中体现出来的，很难通过出厂时的测试来保证。有些芯片会在出厂前经过一段时间的老化测试以保证较好的长期稳定性。定期对系统进行校准，可以避免长期稳定性带来的误差。对于无法定期校准的系统，就要选用具有良好的长期稳定性的电压基准芯片。采用金属壳封装的芯片，由于排除了封装应力的影响，因而一般具有更好的长期稳定性。

　　噪声是衡量电压基准芯片的性能的另一个重要参数。通常在0.1Hz到10Hz和10Hz到10kHz两个频率范围内给出噪声参数，以便设计者估算电压基准在所关注的频率范围内的噪声。输出噪声通常与输出电压成比例，以ppm为单位。0.1Hz到10Hz的噪声主要是闪烁噪声，或称为公式2噪声，其噪声幅度与频率成反比，一般会给出这一频率范围内噪声的峰峰值（P-P）。不同半导体器件的闪烁噪声特性差别很大，例如MOSFET的闪烁噪声比较大，而双极型晶体管的闪烁噪声则要小得多，次表面击穿的稳压管闪烁噪声也很小，因此采用不同工艺设计的电压基准芯片，低频噪声特性差别会比较大。

　　

　　图3.ICN2520电压基准芯片的噪声特性曲线

　　10Hz到10kHz频率范围以及高于这个频率范围的噪声主要是热噪声，在有效带宽内频率特性基本上是平坦的，通过给出的噪声有效值（rms）可以很容易估算出某一频率范围内的热噪声。增大电流可以有效降低噪声，因此优良的噪声特性往往是以牺牲功耗为代价的。用户可以在电压基准输出端添加滤波电容或其他滤波电路限制噪声带宽，以改善噪声特性，从而达到设计要求。

　　ICN25XX系列电压基准芯片采用特殊的内部结构，达到了CMOS工艺通常很难实现的低噪声水平：0.1Hz到10Hz为13ppm（P-P）；10Hz到10kHz为32ppm（rms）；而且还保持了CMOS工艺的功耗优势，静态电流仅为75A。

　　

　　某些应用对电压基准芯片的瞬态特性会有要求。瞬态特性包括三个方面：上电建立时间、小信号输出阻抗（高频）、大信号恢复时间（动态负载）。不同厂商推出的电压基准芯片的瞬态特性可能区别很大，良好的瞬态特性往往也是以牺牲功耗为代价的。ICN25XX系列电压基准内部集成缓冲放大器，采用特殊结构，能够提供良好的瞬态特性、线性调整率及负载调整率，并能够保证很大输出滤波电容范围内的稳定性。