深度解析 LTC6655/LTC6655LN 精密电压基准源

在电子设计领域，精密电压基准源如同基石一般，为各种高精度测量和控制应用提供稳定可靠的参考电压。今天，我们就来深入剖析一款备受关注的精密电压基准源——LTC6655/LTC6655LN。

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一、产品概述

LTC6655 是一个完整的精密带隙电压基准源系列，具备出色的噪声和漂移性能。其低噪声和低漂移特性使其非常适合仪器仪表和测试设备所需的高分辨率测量。同时，该系列产品在 -40°C 至 125°C 的温度范围内完全规格化，能满足苛刻的汽车和工业应用需求。

二、产品特性亮点

（一）低噪声性能

• LTC6655 - 2.5：在 0.1Hz 至 10Hz 频率范围内，峰 - 峰值噪声低至 0.25ppm（625nV P - P）。
• LTC6655LN：当 (C_{NR}=100 mu F) 时，在 10Hz 至 1kHz 频率范围内，均方根噪声为 0.21ppm RMS。这种低噪声特性使得该基准源在对噪声敏感的应用中表现出色，比如高精度数据采集系统。

（二）低漂移特性

最大漂移仅为 2ppm/°C，能够在较宽的温度范围内保持输出电压的稳定性。这对于需要长期稳定运行的设备来说至关重要，例如医疗设备和精密电池监测系统。

（三）高精度输出

最大精度可达 ±0.025%，为各种高精度测量提供了可靠的参考。

（四）其他特性

• 湿度不敏感（LS8 封装）：LS8 封装的产品不受湿度影响，热滞仅为 30ppm（ - 40°C 至 85°C），长期漂移为 20ppm/√kHr。
• 宽工作电压范围：电源电压范围从比输出电压高 500mV 到 13.2V，并且具有良好的负载调节能力，源和吸收电流能力为 ±5mA。
• 低功耗关断模式：关断电流最大小于 20µA，适用于对功耗要求较高的应用。
• 多种输出电压可选：提供 1.25V、2.048V、2.5V、3V、3.3V、4.096V、5V 等多种输出电压选项，满足不同应用的需求。

三、引脚配置与功能

（一）引脚配置

LTC6655 有 8 引脚 MSOP 和 8 引脚 LS8 两种封装。在这两种封装中，所有接地连接都应从引脚 4 开始，以确保良好的接地效果。

（二）引脚功能

• SHDN（引脚 1）：关断输入引脚，低电平有效。当该引脚接地时，器件进入关断模式，电流小于 20µA；若引脚悬空，内部上拉电阻会使器件处于正常工作状态。为了获得最佳性能，建议在正常工作时将该引脚外部拉高。
• (V_{IN})（引脚 2）：电源引脚，需要使用 0.1µF 或更大的电容旁路到地，以提高电源抑制比。
• GND（引脚 4）：器件接地引脚，必须连接到无噪声的接地平面。
• (Vout_s)（引脚 6 - LTC6655）：输出电压检测引脚，应连接到负载处，并使用宽金属走线以减少负载调节误差。该引脚吸收 2mA 电流。
• NR（引脚 6 - LTC6655LN）：噪声降低引脚，通过在该引脚和地之间连接一个电容，可以限制宽带噪声。
• (VOUT_F)（引脚 7）：输出电压强制引脚，为负载提供和吸收电流，需要连接 2.7µF 至 100µF 的输出电容。

四、电气特性

（一）输出电压

LTC6655B 和 LTC6655C 的输出电压精度分别为 ±0.025% 和 ±0.05%。

（二）输出电压温度系数

LTC6655B 的典型值为 1ppm/°C，最大值为 2ppm/°C；LTC6655C 的典型值为 2.5ppm/°C，最大值为 5ppm/°C。

（三）线路调节和负载调节

线路调节在 (V{OUT} + 0.5V ≤ V{IN} ≤ 13.2V) ，(SHDN = 2V) 条件下，最大值为 25ppm/V 或 40ppm/V。负载调节在不同封装和负载电流条件下有所不同，但整体表现良好，能确保输出电压的稳定。

（四）其他特性

• 关断引脚特性：逻辑高输入电压为 2.0V，逻辑高输入电流在 (SHDN = 2V) 时为 12µA，逻辑低输入电压为 0.8V，逻辑低输入电流在 (SHDN = 0.8V) 时为 15µA。
• 电源电流：无负载时典型值为 5mA，最大值为 7mA 或 7.5mA；关断电流在 (SHDN) 接地时最大为 20µA。

五、应用信息

（一）旁路和负载电容

LTC6655 需要在靠近器件处使用 0.1µF 或更大的输入电容来提高电源抑制比，同时需要 2.7µF 至 100µF 的输出电容。输出电容对稳定性、启动时间和稳定特性有直接影响，建议选择低 ESR 的电容以确保稳定性。对于低噪声应用，薄膜电容是不错的选择，因为它们具有低噪声和无压电效应的优点。

（二）启动和负载瞬态响应

启动时间由短路电流、输出电容和输出电压决定，公式为 (t{ON}=V{OUT} cdot frac{C{OUT}}{I{SC}})。在负载瞬态响应方面，LTC6655 表现良好，能够快速响应输入电压和负载电流的变化。

（三）关断模式

通过将 (SHDN) 引脚接地，可以将 LTC6655 系列基准源关断。为了防止因系统噪声或泄漏电流导致意外关断，建议在正常工作时将 (SHDN) 引脚外部拉高。

（四）长期漂移和热滞

长期漂移不能通过加速高温测试来外推，需要在感兴趣的时间间隔内进行测量。LTC6655 的长期漂移数据显示，LS8 封装提供了额外的稳定性。热滞是由于温度循环导致输出电压变化的度量，LTC6655 通过专有设计技术将热滞降至最低。

（五）湿度敏感性

LS8 封装的产品不受湿度影响，但 PCB 板材料可能会吸收水分并对器件施加机械应力。因此，选择合适的 PCB 板材料和布局至关重要，例如在 PCB 板上进行三边开槽可以显著减少对 IC 的应力。

（六）功率耗散

LTC6655 的功率耗散取决于 (V_{IN}) 和负载电流。在最大负载条件下，MSOP8 封装的芯片温度会升高，为了获得最佳性能，建议不超过 125°C 的结温。

（七）PCB 板布局

为了减少应力相关的偏移，应将基准源安装在 PCB 板的短边或角落，并在器件两侧开槽以减少机械应力。同时，要确保焊点清洁，电路板无焊剂，以避免泄漏路径。

（八）负载调节

为了充分利用 (Vout) 开尔文力/检测引脚，应将 (VOUT_S) 引脚与 (OUT_F) 引脚分开连接。(VOUT_S) 引脚的走线应尽可能短而宽，以减少串联电阻。

（九）最佳噪声性能

为了实现最佳噪声性能，应尽量减少热电偶的数量，限制气流，将输入和负载电容靠近器件放置，并确保电源尽可能稳定。此外，将多个 LTC6655 并联使用可以进一步降低噪声。

（十）噪声规格

低频率噪声通常以峰 - 峰值误差来表示，但这种方法存在一定的局限性。LTC6655 采用了更全面的噪声测量方法，能够更准确地描述低频率噪声。

（十一）噪声降低和 NR 引脚

LTC6655LN 提供了一个内部电路节点，通过在 NR 引脚和地之间连接一个电容，可以形成一个低通滤波器，从而降低宽带噪声。但需要注意的是，NR 引脚是一个敏感节点，任何泄漏都会导致输出电压的偏移和漂移，因此建议使用高质量、低泄漏的电容。

（十二）IR 回流偏移

焊接过程中的机械应力和 IR 回流炉的热量会导致输出电压偏移。实验结果表明，经过无铅 IR 回流后，输出电压会发生变化。

六、典型应用

LTC6655/LTC6655LN 可应用于多种领域，如仪器仪表和测试设备、高分辨率数据采集系统、电子秤、精密电池监测器、精密调节器和医疗设备等。同时，还提供了一些典型应用电路，如扩展电源范围参考、输出电压提升、低噪声统计平均参考等。

七、相关产品

文档中还列出了一些相关的精密电压基准源产品，如 LT1236、LT1460、LT1790 等，这些产品在精度、漂移、噪声等方面各有特点，可以根据具体应用需求进行选择。

总之，LTC6655/LTC6655LN 精密电压基准源以其出色的性能和丰富的特性，为电子工程师在高精度测量和控制应用中提供了一个可靠的选择。在实际设计中，需要根据具体需求合理选择封装、输出电压和电容等参数，并注意 PCB 板布局和噪声控制等方面的问题，以充分发挥该基准源的优势。你在使用这类基准源时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。