电子系统设计高精度基准电压源 高精度基准电压源 第第9章章 功率电路及系统功率电路及系统9—4 高精度基准电压源高精度基准电压源 在集成电路或电子设备中，常需要基准电压源(UREF)该类基准电压源要求精度高，温度稳定性好(±0.2×10-6~±20×10-6左右)，噪声电压低，长期稳定度好等，但其输出电流并不大，一般为几毫安~十几毫安实现此类电压基准功能的电路和器件有两种，简要介绍如下 高精度基准电压源 第第9章章 功率电路及系统功率电路及系统 9—4—1能隙基准电压源能隙基准电压源 一、能隙基准电压源的工作原理一、能隙基准电压源的工作原理 如图9—29所示，UBE为负温度系数，UT发生器乘以系数K为负温度系数，二者经相加器相加后得到基准电压UREF： 又知，结电压UＢＥ随温度上升而下降，即有(9—40) (9—41a) (9—41b) (9—42) 高精度基准电压源 第第9章章 功率电路及系统功率电路及系统图9—29 能隙基准电压源的工作原理高精度基准电压源 第第9章章 功率电路及系统功率电路及系统 式中，Ug0为半导体材料在绝对零度下(0K)的带隙(Band—Gap)电 压 ， 即 禁 带 宽 度 。
硅 材 料 的 Ug0为1.205V，锗材料的Ug0为0.72V该值是一个固定不变的电压值如式(9—42)所示，若调整K值使第二项与第三项相抵消，则(9—43) 高精度基准电压源 第第9章章 功率电路及系统功率电路及系统 二、能隙基准电压源电路二、能隙基准电压源电路 图9—30给出一个能隙基准电压源的电路例子设运算放大器是理想的，且RA=RB 因此有 (9—44) (9—45) 高精度基准电压源 第第9章章 功率电路及系统功率电路及系统图9—30 能隙基准电压源电路 高精度基准电压源 第第9章章 功率电路及系统功率电路及系统 运放输出电压即基准电压UREF为(9—46) 式中， 调节R1和R2的值，使KUT=CT，那么(9—47) 高精度基准电压源 第第9章章 功率电路及系统功率电路及系统 若R4固定，则改变R3,即可得到不同的基准电压值美国AD公司的AD580、AD581、AD584、AD680系列电压基准的原理电路与图9—30相同例如，AD581的基准电压UREF=10V±0.005V，温度系数ST为5×10-6/℃，长期稳定度为25×10-6/1000h，输出噪声电压的峰峰值小于40μV。
高精度基准电压源 第第9章章 功率电路及系统功率电路及系统 9—4—2 以埋层齐纳管为参考的超高精度基准电压源以埋层齐纳管为参考的超高精度基准电压源 能隙基准电压源的ST≤3×10-6/℃，噪声电压UNpp≥20μV对于高分辨率的A/D、D/A(16位以上)，仍感不足以埋层齐纳管为参考的基准电压源的精度和稳定度有望更高 普通齐纳管的击穿机理发生在硅晶体表面，如图9—31(a)所示，表面存在更多的杂质，易受机械压力和晶格错位等因素影响，导致击穿噪声大，长期稳定性不好高精度基准电压源 第第9章章 功率电路及系统功率电路及系统图9—31 普通齐纳管和埋层齐纳管的击穿部位 (a)普通齐纳管；(b)埋层齐纳管高精度基准电压源 。