什么是电压基准芯片？电压基准芯片原理和类型、用途

什么是电压基准芯片？电压基准芯片是一种电子元件、设备或电路，旨在提供恒定的直流（直流）输出电压 - 换句话说，固定电压 - 不受其他外部条件的不一致性影响。这些条件可能包括设备的总负载、电源波动、温度、湿度、经过的时间以及其他许多可变因素。

电压基准芯片广泛分类为电源管理集成电路（PMICs）的一个子类别。

电压基准芯片的关键工作是提供一个一致的标准，其他系统组件可以根据该标准测量其自身的输入电压。这允许系统为重要的模拟指标（如速度、温度和压力）提供一个容易进行比较的电子转换。

电压基准芯片通常在电路打开并消耗电力的整个时间内提供这种已知电位。这意味着其他组件可以根据一个恒定的标准测量其特定角色所需的输入信号类型，并据此准确地解释它们。因此，优质电压基准芯片极具价值的特性将始终是准确性和稳定性。

根据特定的应用需求，您可以利用某些专门的电压基准芯片设计，每种设计都具有其自身的性能优势和局限性。例如，这可能包括可编程电压基准芯片，以及其他各种类型的高电压或低电压基准芯片。对于这个具体的示例，应该注意到大多数电压基准芯片只能向负载传送相对较低的电流，而极少数能够处理特别高的电流。

在每种情况下，您需要参考制造商或供应商的指南，以确保您选择了适用于电路设计、电源和所需输出的适当类型的电压基准芯片设备。

以下部分探讨了您可能遇到的一些主要类型。

带隙电压基准芯片

带隙电压基准芯片是一种与温度无关的电路。这种组件类别在电压基准芯片集成电路中变得越来越受到欢迎。它用于产生一个固定（恒定）电压，而不受电源波动、设备电路负载或者尤其重要的工作温度的影响。

带隙电压基准芯片电路有效地抵消了其他电压基准芯片类型负温度特性的限制。这是通过使用与绝对温度成正比的 PTAT 电路实现的。与大多数齐纳二极管和其他常见的负温度相关电压基准二极管相比，它的性能更加稳定可靠。

带隙电压基准芯片现在广泛应用于精密电压基准电路中。它们是许多不同类型的精密电压基准集成电路的重要组成部分，其中改善的温度稳定性和低噪声性能是关键考虑因素。

并联电压基准芯片的一般特性包括：

• 通常比串联电压基准芯片具有更低的工作电流
• 作为一个简单的二端设备，电压基准芯片分流稳压器通常可以更灵活地在更广泛的非标准电路配置中使用
• 在适当的功耗参数范围内，并联基准实际上对最大电源电压没有限制
• 电源将通过并联电压基准芯片提供相同的最大电流，而不考虑负载。电流同时流过负载和基准，降低电压以保持稳定的输出

电压基准芯片可用于各种不同的精密测量和控制系统，如个人计算机的电源供应和模数转换器。它们也广泛应用于高精度科学应用和医疗设备中，其中需要定期测试和调整电压变化。

在英国出售的电压基准芯片有许多不同类型，大多数情况下，您通常会按照类型、公差、额定电压、基准电压、额定电流以及它们是否可编程等因素进行分类。

常见的公差是±2%、±1%和±0.5%，但电压基准芯片的公差甚至可达到±40%。它们也可以按照标称电压进行分类。4.096电压基准芯片也是较为常见的。

虽然当今有许多不同类型的电压基准芯片可供选择，但常见的核心设计（通常被称为器件的拓扑）是二端并联电压基准芯片和三端串联电压基准芯片。

第三种类型，带电电容器电压基准芯片，曾经是一种更常见的标准。然而，由于它对许多工业、实验室和运输环境中经常遇到的电离辐射的脆弱性，如今它在安全关键应用中很少被使用。

还要注意的是，一些电压基准芯片可以被制造成在串联模式或并联模式下运行。

在两端并联拓扑中，常用的是齐纳电压基准芯片。而在三端串联拓扑中，被广泛使用的版本是埋置齐纳二极管和带隙型电压基准芯片。

齐纳二极管是一种半导体二极管，是一种常见的允许电流流过自身的电气元件。齐纳二极管允许电流从阳极向阴极正常流动，但关键的是，它们也可以在反向方向流动电流时可靠运行而不会击穿。简而言之，它们是一种特殊类型的整流二极管，在反向击穿电压下不会发生故障。齐纳二极管也可用作电压稳压器。

大多数二极管通常只允许电流单向流过，这在许多电子场景中是必不可少的。然而，齐纳二极管专门设计成在电压超过特定阈值时允许电流向相反方向流动。这个击穿点被称为齐纳电压。

齐纳原理规定，反向偏置二极管的电流在达到特定电压阈值时开始流动，并随着电压增加而显著增加。通过使用电阻与二极管串联来保持稳定的电流，齐纳二极管能够通过电压基准芯片和偏置实现稳定的基准电压。

齐纳二极管有时被称为雪崩二极管（尽管齐纳效应不同于真正的雪崩击穿），它具有可预测的反向电压，在相对狭窄的温度变化范围内保持相对稳定。由于齐纳二极管上的电压降是固定的 - 因此电路构建者知道二极管上的电压降将始终与元件的齐纳电压相匹配 - 它可以用于调节电路电压。这使得齐纳二极管作为电压基准芯片非常适合需要随时间尽可能稳定的基准的任务。

什么是电压基准芯片和电流源之间的相关性？

电流和电压基准芯片对模拟电路至关重要。它们帮助为集成电路提供稳定的、固定的电流或电压，并且对于精密电路应用至关重要。

什么导致电压基准芯片中的热滞后现象？

热滞后是由于温度变化引起的，它导致电压基准芯片电路的输出发生位移。这可能会导致问题，因为电压基准芯片需要在较长时间内提供精确可靠的输出。热滞后无法消除，但其可以有效地降低影响。热滞后通常遵循可预测的最大值。这是因为在后续循环中，很多基准在名义输出电压周围变化。

如何为ADC选择基准电压？

ADC基准电压的选择很重要，因为模数转换器（ADC）需要基准电压输入进行操作。首先应确定初始精度和电压输出级别，因为这将确定ADC可以转换的最大电压电平。您还应考虑ADC的分辨率。这可以通过将基准电压除以可能的转换值的数量来确定。这个基准电压公式应该能帮助您进行选择。

此外，在选择电路或系统的电压基准芯片时，重要的是要考虑其他因素。购买适合手头任务的电压基准芯片，也应包括理解哪些其他参数对您所考虑的具体应用特别相关。

初始精度规格通常是大多数电压基准芯片购买者在制造商资料表上搜索的首要标准之一。简单来说，测试产品时的测量值应始终落在初始精度规定的容忍度范围内。然而，虽然制造商和供应商通常提供此规格，但通常仅适用于室温下和具有定义的输入电压和负载电流的操作。这意味着这是其他规格的起点，但不一定是所有工作条件和应用的绝对值。

已知影响初始精度公差的一个因素是封装应力，这意味着在组件安装和通电之前，重要的是尽量减少印刷电路板（PCB）的挠曲。因此，一些行业和部门将要求新的电压基准芯片设备显示制造日期戳，并且只接受在严格年龄限制之内的零件进行安装。