基准电压源

<strong>Brendan Whelan</strong>

<strong>为何需要基准电压源</strong>

这是一个模拟世界。无论汽车、微波炉还是手机，所有电子设备都必须以某种方式与“真实”世界交互。为此，电子设备必须能够将真实世界的测量结果 (速度、压力、长度、温度) 映射到电子世界中的可测的量 (电压)。当然，要测量电压，您需要一个衡量标准。该标准就是基准电压。对系统设计人员而言，问题不在于是否需要基准电压源，而是使用何种基准电压源？

基准电压源只是一个电路或电路元件，只要电路需要，它就能提供已知电位。这可能是几分钟、几小时或几年。如果产品需要采集真实世界的相关信息，例如电池电压或电流、功耗、信号大小或特性、故障识别等，那么必须将相关信号与一个标准进行比较。每个比较器、ADC、DAC 或检测电路必须有一个基准电压源才能完成上述工作 (图 1)。将目标信号与已知值进行比较，可以准确量化任何信号。

<strong>简介</strong>

基准电压源和线性调节器具有许多共同点。事实上,后者在功能上相当于一个基准电压 源,只是输出电流(或功率)更大。相应地,这两种电路的几乎所有规格都具有极大的相似 性(即使基准电压源在漂移、精度等方面的性能往往较高)。在当今的许多应用中,所需的 支持电路都包含在转换器封装之中。这对设计人员来说是有利的,因为这可以简化系统的 设计,而且可以保障性能。

基准电压源对模拟系统的性能和精度产生着重大影响。5V基准电压源上的±5 mV容差相当 于±0.1%的绝对精度,其精度仅为10位。对于12位系统,选择容差为±1 mV的基准电压源,其 性价比可能远远超过手动校准,而进行绝对16位测量的系统中必须要求高初始精度和校 准。请注意,许多系统进行的是相对测量而非绝对测量,这种情况下,基准电压源的绝对 精度的重要性有所下降,虽然噪声和短期稳定性可能是重要因素。

温度漂移或者老化导致的漂移可能是比绝对精度更重要的问题。虽然初始误差始终可以调 整,但对漂移进行补偿却存在较大的困难。在可能的情况下,选择基准电压源时应该注重 温度系数和老化特性,以便能在工作温度范围内以及系统的预期寿命期间保持充足的精 度。