探秘LTC6655/LTC6655LN：高精度电压基准的卓越之选

在硬件设计开发领域，工程师们常常在为寻找一款性能卓越的电压基准源而苦苦探索。今天，就和大家深入探讨一下凌力尔特（现ADI）公司推出的LTC6655/LTC6655LN系列高精度电压基准。

文件下载：LTC6655CHLS8-2.5#PBF.pdf

特点剖析

低噪声与低漂移——性能基石

这一系列的产品在噪声和漂移控制方面表现堪称惊艳。LTC6655-2.5的低频（0.1Hz - 10Hz）噪声低至0.25ppmP-P（625nVP-P），而LTC6655LN在特定条件下（ (C_{NR}=100 mu F) ），10Hz - 1kHz的RMS噪声为0.21ppm。在温度漂移上，最大仅为2ppm/°C。如此低的噪声和漂移特性，能为高精度测量提供坚实的基础，大大降低测量误差。想象一下，在需要高精度测量的仪器和测试设备中，这样低噪声和低漂移的特性，能够让测量结果更加精准可靠，就如同给测量系统装上了一双“火眼金睛”。

高准确度——精准保障

准确度高达±0.025%，这意味着输出电压能稳定地保持在设定值附近，为各种对电压精度要求极高的应用提供了有力保障。无论是在高精度的数据采集系统，还是精密的电池监测设备中，这种高准确度特性都能确保系统的稳定运行和精确测量。

多方面稳定性能

• 湿度稳定性：LS8封装对湿度不敏感，在 - 40°C到85°C的温度范围内，热滞仅为30ppm，长期漂移为20ppm/√kHr。这使得它在不同湿度环境下都能保持稳定的性能，大大拓宽了其适用范围。
• 负载调节能力：负载调节率小于10ppm/mA，能够在负载电流发生变化时，快速调整输出电压，保证输出电压的稳定性。同时，它具备源和灌电流能力，可达±5mA，能够满足不同负载的需求。
• 低功耗与宽电压工作范围：低dropout仅为500mV，最大供电电压可达13.2V，并且在低功耗关机模式下，电流小于20µA。这种宽电压工作范围和低功耗特性，使得它在不同电源环境下都能灵活应用，同时也有助于降低系统的功耗。

多输出电压可选与多样封装

提供1.25V、2.048V、2.5V、3V、3.3V、4.096V、5V等多种输出电压选择，能够满足不同应用场景的需求。同时，有8引脚MSOP和高稳定性的密封5mm × 5mm LS8封装可供选择，方便工程师根据实际设计需求进行灵活布局。

性能参数详解

绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于确保器件的安全可靠运行至关重要。LTC6655/LTC6655LN的输入电压、输出电压、工作温度范围等都有明确的限制。例如，输入电压范围为 - 0.3V到（VIN + 0.3V），工作温度范围为 - 40°C到125°C。在设计过程中，一定要严格遵循这些额定值，避免因超出范围而导致器件损坏。

电气特性

• 输出电压与温度系数：不同型号的输出电压精度有所不同，LTC6655B的输出电压精度为±0.025%，LTC6655C为±0.05%。温度系数方面，LTC6655B最大为2ppm/°C，LTC6655C最大为5ppm/°C。这表明在不同温度环境下，输出电压的变化程度不同，工程师在选择型号时需要根据实际应用场景的温度范围来考虑。
• 线路和负载调节：线路调节率在V OUT + 0.5V ≤ V IN ≤ 13.2V，SHDN = 2V的条件下，最大为25 - 40ppm/V。负载调节率方面，不同封装和型号在源电流和灌电流为5mA时，调节率有所差异。这些参数反映了器件在电源电压变化和负载电流变化时的稳定性，对于确保系统的稳定运行非常重要。
• 噪声与启动时间：输出电压噪声在不同频率范围和型号下有不同表现。例如，LTC6655在0.1Hz - 10Hz的噪声为0.25ppm P-P，10Hz - 1kHz为0.67ppm RMS。启动时间在0.1%稳定， (C_{OUT}=2.7 mu F) 的条件下为400µs。这些参数对于对噪声和启动时间有要求的应用场景非常关键。

  典型性能特性曲线

  典型性能特性曲线展示了器件在不同条件下的性能表现，通过这些曲线可以直观地了解器件的输出电压温度漂移、负载调节、输出电压噪声频谱等特性。例如，通过输出电压温度漂移曲线，可以看到器件在不同温度下输出电压的变化情况，从而评估器件在不同温度环境下的稳定性。

引脚功能与应用注意事项

引脚功能

• SHDN（引脚1）：关机输入引脚，低电平有效。当该引脚接地时，器件进入低功耗关机模式，电流小于20µA。为了确保正常工作时的最佳性能，建议将该引脚外部拉高。
• (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，以确保器件的正常工作。
• (Vout_s) （引脚6 - LTC6655）：输出电压检测引脚，连接到负载处，并使用宽金属走线以减少负载调节误差。该引脚会吸收2mA电流，因此在设计时需要注意走线电阻对输出电压的影响。
• NR（引脚6 - LTC6655LN）：噪声降低引脚，通过在该引脚和地之间连接电容，可以形成低通滤波器，降低宽带噪声。
• (VOUT_F) （引脚7）：输出电压强制引脚，为负载提供源和灌电流，需要连接2.7µF到100µF的输出电容。

  应用注意事项

• 电容选择：输入电容需要选择0.1µF或更大的电容，靠近器件放置以提高电源抑制比。输出电容的选择对稳定性、启动时间和建立行为有直接影响，建议选择低ESR的电容，ESR应小于或等于0.1Ω。对于低噪声应用，X7R陶瓷电容可能会因压电效应产生噪声，可考虑使用薄膜电容。不同类型的薄膜电容有不同的温度范围和电容值可供选择，但在使用时需要注意温度和电压对其寿命的影响。
• 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，可通过公式 (t{ON}=V{OUT} cdot frac{C{OUT}}{I{SC}}) 计算。在负载瞬态响应方面，要关注输出电压对输入电压阶跃和负载电流阶跃的响应情况，确保系统在瞬态情况下的稳定性。
• 关机模式：通过将SHDN引脚接地可以实现器件的关机。为了避免因系统噪声或泄漏电流导致意外关机，建议在正常工作时将SHDN引脚外部拉高。如果需要从低电压源控制关机，可以使用MOSFET作为下拉器件，但要选择在工作温度范围内漏电流低的MOSFET。
• 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实际测量。热滞是由于温度循环导致输出电压变化的现象，LS8封装的设计可以有效减少热滞影响。在设计时，要注意选择合适的封装和采取措施减少热滞对系统的影响。
• 湿度敏感度：塑料封装会受湿度影响，而LS8封装为密封封装，不受湿度影响。但PCB板材料也可能吸收水分并对器件产生机械应力，因此需要选择合适的PCB板材料和布局，例如在LTC6655的三侧切割PCB板的三个边，可以显著减少对IC的应力。
• 功耗与PCB布局：功耗取决于输入电压和负载电流，在设计时要注意避免因功耗过大导致器件温度过高。在PCB布局方面，为了减少应力相关的偏移，应将基准源安装在PCB板的短边附近或角落，并在器件两侧切割槽以减少机械应力。同时，要确保焊点清洁，板子无焊剂残留，以避免泄漏路径。

典型应用电路分析

扩展电源范围参考电路

该电路可以使LTC6655/LTC6655LN在更宽的电源范围内工作，为系统提供稳定的参考电压。

输出电压升压电路

通过该电路可以将输出电压进行升压，以满足一些对电压要求较高的应用场景。

低噪声统计平均参考电路

将多个LTC6655并联使用，可以通过公式 (e'{N}=e{N} / sqrt{N}) （其中N为并联的LTC6655数量）降低噪声，进一步提高系统的噪声性能。

总结

总的来说，LTC6655/LTC6655LN系列高精度电压基准以其卓越的低噪声、低漂移、高准确度等特性，成为了仪器仪表、高精度数据采集、称重秤、精密电池监测等众多领域的理想选择。在使用过程中，工程师们需要充分了解其特点、性能参数、引脚功能和应用注意事项，合理选择和设计，才能充分发挥其优势，为硬件系统的稳定运行和精确测量提供有力保障。大家在实际应用过程中有没有遇到过类似基准器件的问题呢？欢迎在评论区分享交流。