详解ADR34系列微功耗、高精度基准电压源

在电子工程师的日常设计工作中，基准电压源是一个关键的元件，它为整个电路系统提供稳定的参考电压，直接影响着系统的精度和稳定性。ADI公司的ADR3412/ADR3420/ADR3425/ADR3430/ADR3433/ADR3440/ADR3450系列基准电压源，以其微功耗、高精度的特性，成为了众多设计中的理想选择。今天，我们就来详细探讨一下这个系列的基准电压源。

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一、特性亮点

高精度性能

该系列基准电压源具有±0.1%的初始精度，这意味着在初始状态下，输出电压的误差被严格控制在极小的范围内。同时，温度系数最大为8 ppm/°C，在-40°C至 +125°C的宽工作温度范围内，能够有效减少温度变化对输出电压的影响，确保系统在不同环境下都能保持稳定的性能。

低功耗优势

低静态电流最大仅为100 μA，这对于一些对功耗要求极高的应用，如电池供电设备来说，无疑是一个巨大的优势。能够大大延长设备的续航时间，减少能源消耗。

宽输出电流与低噪声

输出电流方面，能够提供 +10 mA源电流和 -3 mA吸电流，满足不同负载的需求。而输出噪声（0.1 Hz至10 Hz）典型值小于10 μV峰峰值，低噪声特性有助于保持关键信号处理系统的信号完整性，避免因噪声干扰而影响系统的精度。

封装小巧

采用6引脚SOT - 23封装，体积小巧，适合在空间受限的电路板上使用，为工程师的设计提供了更大的灵活性。

二、选型指南

型号	输出电压(V)	输入电压范围(V)
ADR3412	1.200	2.3至5.5
ADR3420	2.048	2.3至5.5
ADR3425	2.500	2.7至5.5
ADR3430	3.000	3.2至5.5
ADR3433	3.300	3.5至5.5
ADR3440	4.096	4.3至5.5
ADR3450	5.000	5.2至5.5

工程师在选型时，可以根据具体的应用需求，选择合适输出电压和输入电压范围的器件。例如，如果设计的系统需要一个2.5V的基准电压，那么ADR3425就是一个不错的选择。

三、工作原理

ADR34系列采用专利基准电压源架构，通过CMOS工艺实现高精度、低温度系数(TC)和低噪声特性。它运用两个相反TC的电压来产生几乎与环境温度无关的输出电压，与传统带隙基准电压源不同的是，其温度无关电压是一个双极性晶体管在室温下的基极 - 发射极电压 (V{BE}) ，而不是外推到0 K的 (V{BE}) 。然后将相应的正TC电压与 (V_{BE}) 电压相加，以补偿其负TC。

这种技术的优势在于初始精度和TC可以在互不干扰的情况下进行调整，从而提高整个温度范围内的整体精度。同时，曲率校正技术进一步减少了温度变化对输出电压的影响。带隙电压 ((V_{BG})) 随后经过缓冲和放大，产生稳定的输出电压，输出缓冲器可以向负载提供最多10 mA的源电流和最多 -3 mA的吸电流。

四、应用信息

基本连接与电容配置

在进行基准电压源的基本连接时，应根据原则连接旁路电容。在电源电压可能波动的应用中，输入端可连接一个1 μF至10 μF电解质或陶瓷电容，以提高瞬态响应性能，同时并联一个0.1 μF陶瓷电容，降低高频电源噪声。输出端必须连接一个至少0.1 μF的陶瓷电容，以提高稳定性并滤除高频噪声，也可并联一个1 μF至10 μF电解质或陶瓷电容，提高瞬态响应性能，但会增加器件的开启时间。

4线开尔文连接

流经PCB走线的电流会产生IR压降，可能导致基准电压源输出电压出现误差。为了降低这种误差，器件提供了驱动和检测连接（开尔文连接），通过向输出和地节点提供一组高阻抗电压检测线路，精确检测输出和地电压，将IR压降降至最低，提高精度。在IR可忽略不计或无法布设额外走线的应用中，驱动和检测引脚可简单连接在一起，器件可像普通3引脚基准电压源一样使用。

(V_{IN}) 压摆率考虑

在输入电压信号慢速上升的应用中，基准电压源的输出端会出现过冲或其他瞬态异常现象。为避免这些情况，应确保输入电压波形具有至少0.1 V/ms的上升和下降压摆率。

关断/使能特性

将0.7 V或更低的电压输入ENABLE引脚时，基准电压源可切换到低功耗关断模式；当ENABLE电压达到 (0.85 ×V{IN}) 或更高时，进入工作状态。关断期间，电源电流降至5 μA以下，对于低功耗应用非常有利。使用关断特性时，应确保ENABLE引脚电压不会处于0.7 V和 (0.85 ×V{IN}) 之间，以免导致电源电流大幅增加并可能阻止器件正常启动。不使用关断特性时，可将ENABLE引脚连接到VIN引脚，使基准电压源保持连续工作状态。

五、应用示例

负基准电压源

通过将ADR3450与一个标准CMOS运算放大器（如AD8663）连接，可以提供负基准电压。这种配置只需两个器件，无需过多板空间，且无需外部电阻，性能不依赖于选择低温度系数的昂贵元件，确保了精度。

双极性输出基准电压源

将ADR3450的输出连接至运算放大器的反相端，可同时获得正基准电压和负基准电压。为确保负输出与正输出之间的差异最小，R1和R2必须尽可能严格匹配；在温度摆幅较大的环境下，还需使用低温度系数的电阻。

升压输出电流基准源

通过运算放大器调节流经MOSFET的电流，可从ADR34xx基准电压源获得高电流驱动能力而不牺牲精度。电流直接从 (V{IN}) 获得，提高了电流驱动能力，输出驱动能力可根据应用选择适当的MOSFET进行调整。同时，应将 (V{OUT } SENSE) 引脚直接连到负载器件，以保持最高输出电压精度。

ADR34系列基准电压源以其出色的性能和丰富的应用场景，为电子工程师的设计提供了强大的支持。在实际应用中，工程师们需要根据具体的设计需求，合理选择器件并进行正确的电路配置，以充分发挥其优势。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。