一種負精密基準電壓設計

在要求絕對測量的應用場合，其準確度受使用基準值的準確度的限制。但是在許多系統(tǒng)中穩(wěn)定性和重復性比絕對精度更重要;而在有些數(shù)據采集系統(tǒng)中電壓基準的長期準確度幾乎完全不重要，但是如果從有噪聲的系統(tǒng)電源中派生基準就會引起誤差。單片隱埋齊納基準(如AD588和AD688)在10 V時具有1 mV初始準確度(0.01 %或100 ppm)， 溫度系數(shù)為1.5 ppm/°C.這種基準用于未調整的12位系統(tǒng)中有足夠的準確度(1 LSB=244 ppm)，但還不能用于14或16位系統(tǒng)。如果初始誤差調整到零，在限定的溫度范圍內可用于14位和16位系統(tǒng)(AD588或AD688限定40℃溫度變化范圍，1 LSB=61 ppm)。

　　電路功能與優(yōu)勢

　　從正基準電壓產生負基準電壓的傳統(tǒng)方法只用反相運算放大器，這種方法需用兩個精密匹配的電阻。如果匹配有誤差，則最終輸出也會產生誤差。利用本文所述電路，無需用精密電阻即可產生一個負精密基準電壓，從而以更少的元件提供更高的精度。

　　電路描述

　　該電路采用1.25 V高精度串行基準電壓源ADR127和低噪聲、低失真、低失調電壓運算放大器AD8603.ADR127提供高精度1.25 V輸出。AD8603是理想的互補產品，功耗極低，具有出色的電源抑制比(PSRR)，并且能采用低至1.8 V的電源電壓工作。本電路中，容許的最低電源電壓為3 V ( ±1.5 V)，使基準電壓源和運算放大器均保持足夠的裕量。

　　請注意，基準電壓源ADR127為浮地的，其輸入連至+VDD電源，輸出連至AD8603的反相輸入(通過1 kΩ隔離電阻)，GND引腳則連至AD8603的輸出。(如果ADR127 GND引腳連至實際電路板的接地層，則該電路將不能正常工作。)在此配置中，ADR127充當1.25 V電壓源，連接在運算放大器的反饋環(huán)路內。負反饋迫使運算放大器輸出–1.25 V電壓。運算放大器的輸入失調電壓引起的誤差以及基準電壓源本身引起的誤差構成輸出電壓的全部誤差。流經1 kΩ電阻的偏置電流所引起的誤差可忽略不計，因為運算放大器為CMOS,其輸入偏置電流極低。因此，如果負電源電壓接近基準電壓輸出，則所選的運算放大器必須具有低失調電壓和軌到軌輸出。

　　圖1.可產生負1.25 V基準電壓的電路

　　為使本電路正常工作，必須考慮與基準電壓源和運算放大器相關的裕量問題。VDD電源電壓必須足夠大才能滿足基準電壓源的裕量要求。ADR127要求電源電壓裕量至少為1.45 V (VIN – VOUT)，因此VDD至少應為1.5 V(提供50 mV裕量)。對負電源的要求取決于運算放大器輸出級的裕量要求。AD8603具有軌到軌輸出級，但即便如此，本電路也應當至少提供數(shù)百毫伏的輸出裕量。AD8603必須輸出–1.25 V,因此至少應使用–1.5 V的VSS,以提供250 mV輸出裕量。只要裕量要求得到滿足，則可以使用±1.5 V至±2.5 V范圍內的任何電源電壓。AD8603的額定電源電壓為5 V,絕對最大電源電壓為6 V或±3 V(使用對稱電源時)。

　　0.1 μF電容對其輸入與輸出引腳之間的基準電壓源進行去耦。1 kΩ電阻將該電容與運算放大器的反相輸入隔離。應將一個0.1 μF低電感陶瓷去耦電容(圖中未顯示)與VDD相連，并使其非常靠近這兩個IC.多數(shù)情況下，運算放大器的最終輸出(–VREF)將被深度去耦，這就要求所選的運算放大器在處理較大的容性負載時必須保持穩(wěn)定。典型的去耦網絡由一個1 μF至10 μF電解電容和一個0.1 μF低電感陶瓷MLCC型電容并聯(lián)構成。