串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源是一個(gè)三端器件：VIN、VOUT 和 GND。它在概念上類似于線性穩(wěn)壓器（LDO），但設(shè)計(jì)用于更低的靜態(tài)電流和更高的精度。它可以被認(rèn)為是VIN和VOUT之間的壓控電阻VCR。它通過調(diào)整其內(nèi)阻來調(diào)節(jié)輸出電壓，使VIN減去電阻兩端的壓降R等于VOUT處的基準(zhǔn)電壓;請(qǐng)參見圖 1 中的框圖。

圖 1：串聯(lián)電壓基準(zhǔn) - VCR 型號(hào)

串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源通常比并聯(lián)基準(zhǔn)電壓源具有更好的初始精度和溫度漂移系數(shù)。因此，如果您需要優(yōu)于0.1%的初始精度和/或小于25ppm/°C的溫度漂移，則很可能需要一個(gè)串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源。

但是，并聯(lián)基準(zhǔn)電壓源在VIN范圍方面提供了更大的靈活性，并且可以選擇將多個(gè)器件堆疊在一起以獲得更高的基準(zhǔn)電壓，并能夠創(chuàng)建負(fù)基準(zhǔn)或浮動(dòng)基準(zhǔn)。

如何將分流參考設(shè)計(jì)的靈活性與串聯(lián)參考精度相結(jié)合？

您可以通過將VIN和VOUT引腳外部連接在一起來利用REF50xx系列的精度和穩(wěn)定性特性。 這樣，該系列中的串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源基本上被轉(zhuǎn)換為齊納二極管，但散粒噪聲和反向擊穿電阻的負(fù)面影響大大降低。 雖然可以使用該系列中的七種器件中的任何一種，但我在這里選擇了REF5050（5V輸出）和REF5010（10V輸出）作為下面的插圖。

圖2中的簡(jiǎn)化原理圖顯示了REF5050的兩個(gè)主要電路元件：帶隙放大器，其增益級(jí)負(fù)責(zé)確保恒定的Vout溫度范圍內(nèi)的電壓和電源變化;以及 ErrAmp 輸出級(jí)，能夠灌入或拉出最小 10mA 的輸出負(fù)載電流，而對(duì)輸出電壓初始精度的影響最小。

圖 2：REF5050 的簡(jiǎn)化原理圖

為了確保VOUT初始精度和溫度漂移，AB類輸出晶體管必須全部在其線性區(qū)域內(nèi)工作;因此，VDS必須大于晶體管飽和電壓Vsat。 因此，串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源的輸入電壓VIN必須至少高于VOUT的壓差;參見圖3中的電路。 壓差是給定負(fù)載下VIN（源極）和VOUT（漏極）之間的最小壓差，對(duì)于REF5050，靜態(tài)條件下（Iout=0）下的最小壓差為200mV。

圖 3：在分流配置中放置 REF5050 ErrAmp 輸出級(jí)

但是，通過外部連接Vin和 Vout如圖3右側(cè)所示，VDS = 0V和上部輸出晶體管PCH完全關(guān)斷。在這種情況下，輸出偏置電流IQ完全繞過PCH晶體管，直接從V流出。在到較低的輸出晶體管 NCH。這在V之間建立了精密基準(zhǔn)電壓在和GND。

通過做空 Vin和 Vout，REF5050有效地轉(zhuǎn)換為兩端并聯(lián)基準(zhǔn)電壓源，但它保持了串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源的直流和溫度精度。在這種布置下，輸出級(jí)偏置在比典型值略高的靜態(tài)電流下，但REF5050的精度和穩(wěn)定性保持不變。

圖4和圖5是使用REF5050和REF5010作為基本構(gòu)建模塊的電路配置示例。

圖 4：正負(fù)分流配置中使用的 REF50xx

圖 5：用于高壓分流配置的堆疊 REF5010 和用于雙電壓分流配置的 REF5050 的堆疊

假設(shè)Rs的大小適合所需的最大輸出負(fù)載，則使用REF5050或REF5010作為并聯(lián)基準(zhǔn)（如上所示）對(duì)最大電源電壓沒有限制，因?yàn)榇蟛糠謮航岛凸β释ǔＲ訰s耗散。因此，作為簡(jiǎn)單的雙端器件，配置為分流器的REF50xx系列串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源可用于負(fù)基準(zhǔn)、雙基準(zhǔn)和浮動(dòng)基準(zhǔn)電壓源等創(chuàng)新電路。此外，多個(gè)器件可以堆疊在一起，以獲得幾乎任何所需的基準(zhǔn)電壓。

REF50xx的雙端子應(yīng)用布置具有出色的特性，與理想的齊納二極管密切相關(guān)。REF5010基本分流模塊的串行連接允許以非常高的電壓精度和出色的溫度穩(wěn)定性構(gòu)建極高的電壓基準(zhǔn)（數(shù)千伏）。

審核編輯：郭婷