探索ADR391/ADR392/ADR395：精密电压基准的理想之选

作为电子工程师，在设计电路时，选择合适的电压基准至关重要。今天就来详细聊聊ADR391/ADR392/ADR395这几款超有特点的精密电压基准。

文件下载：ADR392AUJZ-REEL7.pdf

芯片概述

ADR391、ADR392和ADR395分别是提供2.5 V、4.096 V和5 V输出的精密带隙电压基准。它们采用了Analog Devices公司的专利温度漂移曲率校正技术，在小巧的TSOT封装内实现了低至9 ppm/°C的温度漂移，具有低功耗、高精度的特点，非常适合对空间和功耗有要求的应用场景。

卓越特性一览

封装与温度特性

• 紧凑封装：采用5引脚TSOT封装，节省电路板空间，对于小型化设备设计极为有利。
• 低温度系数：B级的温度系数能达到9 ppm/°C，A级为25 ppm/°C，这意味着输出电压随温度变化非常小，保证了在不同温度环境下的稳定性。

  精度与噪声表现

• 初始精度高：以ADR391为例，B级最大初始精度误差为±4 mV，A级为±6 mV，能够满足大多数对电压精度要求较高的应用。
• 超低输出噪声：在0.1 Hz至10 Hz频率范围内，输出噪声低至5 μV p-p，有效减少了噪声对整个电路系统的干扰。

功耗与电流特性

• 低功耗设计：关断模式下最大供电电流仅3 μA，工作时也不过140 μA，非常适合电池供电的应用，能有效延长设备的续航时间。
• 低压降：压降仅300 mV，允许在较低的电源电压下工作，提高了电源的利用效率。
• 无需外部电容：芯片的设计使得不需要外部电容就能稳定工作，进一步简化了电路设计，降低了成本和电路板面积。
• 输出电流能力：可提供高达5 mA的输出电流，能满足一般负载的需求。

其他特性

• 宽温度范围：可在−40°C至+125°C的宽温度范围内工作，适应各种恶劣环境。
• 汽车级可选：存在汽车级型号，适用于汽车电子等对可靠性要求极高的领域。

电气特性详解

芯片的电气特性在数据手册中有详细说明，这里以ADR391为例，简单介绍几个关键参数：

• 输出电压：A级在2.494 - 2.506 V之间，B级在2.496 - 2.504 V之间，保证了输出电压的稳定性。
• 初始精度和温度系数：前面提到过，A级初始精度最大误差±6 mV，温度系数25 ppm/°C；B级初始精度误差更小，温度系数也低至9 ppm/°C。
• 静态电流：无负载时，在−40°C至+125°C温度范围内，最大静态电流为140 μA，功耗控制出色。

大家可以思考一下，这些参数在实际设计中会对电路性能产生怎样的影响呢？

应用场景与电路连接

丰富的应用场景

• 电池供电仪器：低功耗和高精度的特性使其成为电池供电仪器的理想选择，能在保证精度的同时延长电池寿命。
• 便携式医疗仪器：对精度和稳定性要求极高，ADR39x系列正好能满足这些需求，为医疗设备提供可靠的电压基准。
• 数据采集系统：可以为数据采集系统提供稳定的参考电压，确保采集数据的准确性。
• 工业过程控制：在复杂的工业环境中，宽温度范围和高稳定性使其能够可靠工作。
• 汽车领域：汽车级型号适用于汽车电子的各种应用，如传感器供电等。

基本电压基准连接

基本的电路配置不需要去耦电容来保证稳定性，并且能够驱动0 μF至10 μF的电容负载。不过，为了吸收和提供动态负载所需的电荷，建议使用0.1 μF的陶瓷输出电容。

其他应用电路

• 堆叠参考IC实现任意输出：可以将两个参考IC串联，实现标准输出的组合，以满足不同的电压需求，但需要注意提供偏置电流的路径。
• 无精密电阻的负精密参考：通过添加一个双电源、低失调、轨到轨的运算放大器，可以轻松生成负参考电压。
• 通用电流源：可以配置成一个接地负载的浮动电流源，在90 μA至约5 mA的负载电流范围内保持精度。
• 带电流限制的高功率性能：通过外接晶体管，可以实现高达1 A的负载电流输出，同时保证精度。

其他重要注意事项

绝对最大额定值

在使用时要注意绝对最大额定值，如电源电压不能超过18 V，存储温度范围为−65°C至+125°C等，超出这些范围可能会导致芯片永久性损坏。

静电防护

芯片是静电放电（ESD）敏感设备，尽管有保护电路，但高能量的ESD仍可能造成损坏，因此在操作时要采取适当的ESD预防措施。

功耗计算

当在大输入电压的应用中使用时，要注意计算芯片的最大结温或功耗，避免超过规定值导致芯片过早失效。计算公式为： [P{D}=frac{T{J}-T{A}}{theta{J A}}] 其中，(T{J})和(T{A})分别是结温和环境温度，(P{D})是设备功耗，(theta{J A})是设备封装的热阻。

关断模式操作

芯片具有与TTL/CMOS电平兼容的关断功能，关断引脚为低电平时芯片关闭。在某些情况下，需要满足特定条件才能正常启动，如在(V{IN})和(SHDN)之间放置电容、对输入进行低通滤波或保证电源有≥200 ms的上升时间。如果不使用关断功能，(SHDN)引脚必须连接到(V{IN})。

总之，ADR391/ADR392/ADR395是一系列性能出色的精密电压基准，在众多应用场景中都能发挥重要作用。在实际设计中，我们要充分了解其特性和注意事项，才能更好地发挥其优势，设计出更优秀的电路。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题呢？欢迎一起交流探讨。