【導讀】在這個(gè)模擬的世界里，無(wú)論汽車(chē)、微波爐還是手機，所有電子設備都必須以某種方式與“真實(shí)”世界交互，電子設備必須能夠將真實(shí)世界映射到電子世界中的可測的量(電壓)。要測量電壓，你需要一個(gè)衡量標準，該標準就是基準電壓。
在這個(gè)模擬的世界里，無(wú)論汽車(chē)、微波爐還是手機，所有電子設備都必須以某種方式與“真實(shí)”世界交互，電子設備必須能夠將真實(shí)世界映射到電子世界中的可測的量(電壓)。要測量電壓，你需要一個(gè)衡量標準，該標準就是基準電壓。
長(cháng)期以來(lái)，在所有可用的電壓基準類(lèi)型中，帶隙電壓基準因其特點(diǎn)與性能的組合，一直是最佳的選擇。但與掩埋式齊納基準相比，它們并未始終提供最佳的性能?；蛘?，帶隙架構使得設計具備眾多有用特點(diǎn)的基準成為可能，包括低壓差、寬溫度范圍、低功率、小尺寸、寬工作范圍和寬負載電流能力。
電壓基準源的作用：將數據采集與真實(shí)世界進(jìn)行關(guān)聯(lián)
這些特點(diǎn)催生了大量的精準型 LDO 穩壓器和高精度電壓基準。隨著(zhù)時(shí)間的過(guò)去，帶隙基準的性能有所改善，并在某些場(chǎng)合中超越了掩埋式齊納基準的穩定性和噪聲，同時(shí)保持了源于不斷增加之特點(diǎn)的靈活性。本文將介紹幾款經(jīng)典的電壓基準，并對其性能進(jìn)行比較分析。
高階溫度補償確保低且可預知的輸出電壓誤差
下圖示出了溫度特性，曲線(xiàn)圖示出了一個(gè) 1ppm/°C 的方框。在寬溫度范圍內，LT6657 的輸出電壓完全處于該方框之內，這容許在自動(dòng)化生產(chǎn)中測試 1.5ppm/°C 規格指標。LT6657 在 -40°C 至 125°C 的溫度范圍內規定了低漂移，在整個(gè)溫度范圍內提供了 <250ppm 的最大保證誤差。
高階溫度補償在整個(gè)溫度范圍內保持了低且可預知的輸出電壓誤差，而最先進(jìn)的制造工藝則在器件之間和批次之間提供了一致的性能。為了確保裝運的每個(gè) LT6657 都滿(mǎn)足這種高性能水平，LT6657 的溫度系數由 100% 的五溫度測試提供保證。
LT6657輸出電壓溫度曲線(xiàn)
可以做個(gè)比較，LTC6655 一直是市面上性能最高的帶隙電壓基準之一。其在 -40°C 至 125°C 的范圍內 2ppm/°C 的漂移指標優(yōu)于幾乎任何其他電壓基準產(chǎn)品。和 LT6657 一樣，該性能指標難以在試驗臺上測試，而且要在制造過(guò)程中予以保證，是難以置信挑的戰性。
許多相似的產(chǎn)品可能通過(guò)特性分析或樣片測試來(lái)保證穩定性，而 LTC6655 則利用 100% 的三溫度測試提供保證。制造過(guò)程中的這種謹慎度顯示了生產(chǎn)真正的高穩定性產(chǎn)品所必須保持的質(zhì)量水準。與 LTC6655 相比，LT6657 更加穩定，1.5ppm/°C 漂移，而且該性能是利用 100% 的五溫度測試給予保證的。
除了實(shí)驗室儀表之外，這還為汽車(chē)和擴展溫度工業(yè)應用提供了新的精準水平。在整體穩定性上增加的是低的熱遲滯和卓越的長(cháng)期穩定性，這些是衡量系統隨著(zhù)時(shí)間推移和溫度循環(huán)將在規格限定的范圍內保持何等水平。測試驗證表明，隨著(zhù)時(shí)間推移和溫度循環(huán)所產(chǎn)生的漂移是很低而且一致。當這些特性表現良好時(shí)，可比較容易地在產(chǎn)品使用期限內預測漂移。
幾款基準電壓源的噪聲特性比較
采用 LT6657 時(shí)，噪聲性能與某些最佳的低噪聲掩埋式齊納基準不相上下——LT6657 的噪聲僅為 0.5ppm，特別適合許多高動(dòng)態(tài)范圍系統。對于一個(gè) 2.5V 基準，LT6657 在 0.1 至 10Hz 范圍內僅產(chǎn)生 1.25μV 峰至峰噪聲。寬帶噪聲也很低，至 1kHz 為 0.8ppm RMS。
前面提到了LTC6655引人注目的穩定性，除此之外，LTC6655 還擁有無(wú)可比擬的噪聲性能，從而使其有別于其他的高穩定性帶隙電壓基準，包括 LT6657。LTC6655 在 0.1 至 10Hz 具有 0.25ppm 峰至峰噪聲，為高動(dòng)態(tài)范圍測量提供了所需的低噪聲層。值得一提的是，雖然 LTC6655 具備高精度和世界領(lǐng)先的噪聲性能，以及許多非常好的特性，但這些是以犧牲一定的靈活性為代價(jià)的。
LTC6654、LTC6655和LT6657主要性能比較
特別地，相比于 LT6654 等產(chǎn)品，LTC6655 的輸入電壓范圍和輸出電流范圍是受限的。在帶隙基準中可提供眾多特性的一個(gè)例子是 LT6654。該 10ppm/°C 電壓基準是一款極佳的通用型產(chǎn)品，其性能足以滿(mǎn)足廣泛應用的要求，并擁有使其可兼容幾乎任何應用的眾多特點(diǎn)。
LT6654 的特點(diǎn)包括低漂移、低噪聲、低壓差和至 36V 的寬電源范圍、寬溫度范圍、低的熱遲滯和優(yōu)良的長(cháng)期穩定性、卓越的電壓和負載調節性能、以及 7 種可用的輸出電壓選項。該器件是堅固的，具有 10mA 的負載電流供應和吸收能力，以及過(guò)流和熱限制電路。
LT6654輸出阻抗很低，針對有可能由于環(huán)境條件或大電流注入等測試而出現在應用電路中的干擾提供了良好的抑制。這些特點(diǎn)允許其在低電壓或高電壓系統中使用，具備給傳感器或信號調理電路施加偏置的能力，同時(shí)保持一個(gè)精準的輸出電壓。
電壓基準需要性能全面評估產(chǎn)品性能
電壓基準常常因為追求更高的性能，必須在眾多特性之間做出設計上的權衡優(yōu)化選擇，難免可能缺乏靈活性和兼容性，如何提出更具針對性的產(chǎn)品是解決方案提供商需要考慮的。綜合而言，LT6657在很多方面是“優(yōu)選”。
除了高穩定性和低噪聲之外，LT6657 還增添了許多特點(diǎn)。與ADI的大多數電壓基準產(chǎn)品一樣，LT6657整個(gè)頻率范圍內的輸出阻抗是很低，這減輕了負載隨頻率而發(fā)生之變化所產(chǎn)生的影響，有助于防止信號對基準實(shí)施反饋并引起干擾、誤差或噪聲。這對于在驅動(dòng)一個(gè)高性能模數轉換器時(shí)的基準穩定，或安然經(jīng)受汽車(chē)系統中的大電流注入等運行測試，這也是至關(guān)緊要的。
LT6657 還擁有強大的驅動(dòng)能力。負載電流范圍為 10mA (供應和吸收)，負載調節誤差小于 1ppm/mA，而且 LT6657 擁有過(guò)流和熱保護功能，以避免器件在故障情況下受損。LT6657 可用于對多種傳感器施加偏置，驅動(dòng)難對付的 ADC 基準輸入，驅動(dòng)多個(gè) ADC 和 DAC，或為一個(gè)具有基準級精度的小型子系統供電。
從對比圖可容易地看到：LT6657 擁有可媲美任何可用電壓基準的性能，具有豐富齊全的功能特性。除了電壓基準共有的特點(diǎn)之外，LT6657 還具備更多的幾項優(yōu)勢，包括針對反向電源和反向輸出的保護功能，從而可在艱難的環(huán)境中提供更加穩健的性能。這些特點(diǎn)在 LDO 電源中是經(jīng)?？吹降?，但是在精準型產(chǎn)品中則并不常見(jiàn)。
最后，LT6657 可充當一個(gè)并聯(lián)以及串聯(lián)基準。并聯(lián)模式操作使得可以容易地配置一個(gè)負電壓基準，采用一個(gè)非常高的電源電壓工作，或改進(jìn)某款較舊的設計以提供更好的性能。
總之，LT6657 擁有高精度、低噪聲和高穩定性，以及由其眾多特點(diǎn)所提供的靈活性。LT6657 具備的其他特點(diǎn)和性能與區別制造相結合，一定會(huì )使其成為許多應用電路的最佳選擇，包括實(shí)驗室測試設備、自動(dòng)化測試、甚至汽車(chē)和工業(yè)系統，在此類(lèi)應用中，高性能與眾多特點(diǎn)的組合使其能兼容于眾多的系統要求。
（來(lái)源：亞德諾半導體）
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