本帖最后由 xyz549040622 于 2016-4-21 11:37 编辑
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当设计一个系统从汽车到简单的温度测量,应用程序接口与模拟世界通常需要数据转换器([url=]数字[/url]模拟和模拟数字),[url=]传感器[/url]或其他特定于应用程序的集成电路(ic)。准确的测量需要一个参考电压不波动与系统输入电压或环境温度等条件。参考电压集成电路提供稳定的电压其他ICs使用与所需的测量精度。 有两种类型的电压参考:并联系列引用和引用。为一个给定的应用程序可以选择参考拓扑觉得不知所措。比较表(图1)是一个很好的参考,但不要告诉整个故事。在本文中,我描述了应用程序分流和系列的引用,而令每一个强有力的候选人在一个给定的应用程序。
| 图1:典型的并联和串联电压比较表引用。(点击图片放大)
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分流器 分流基准电压只需要两个终端和功能上类似于一个齐纳二极管上的电压降的设备是恒定在达到最小动作电流通过该设备。图2显示了一个典型的齐纳二极管的电流与电压曲线,其中VZ是齐纳电压电流反向偏置的工业区。
| 图2:典型的齐纳二极管电流与电压曲线。(点击图片放大)
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图3是一个基本的并联电压参考的示意图。
分流参考图3中调节参考电压作为变量当前的水槽,有效地创建一个可变电阻器与RS提供恒定电压分压器的输出节点。外部电阻、RS、监管要求,但没有最大输入电压功率分流参考。电阻器集总电流供应来源的输入电源电压的函数。总电源电流的总和的负载电流和操作电流分流器参考。 输入供应,VDD,总是看到的最大负载电流由输入电压水平和外部电阻器。分流引用还下沉或多或少地电流的电流负载变化的需求。分流器是有效地充当电流控制电流,负载电流的确定部分下沉从输入的当前供应。在这方面,分流引用总是,不能放到一个睡眠或关闭模式。 输入电压的增加导致电流通过外部电阻的增加,和更多的电流分流的参考设备。一个外部电阻可以防止并联电流超过最大操作电流、IQ_MAX,同时保持最小动作电流通过设备,IQ_MIN,在轻负荷的条件。 两个极端荷载条件可以帮助计算电阻的值。第一个荷载条件是当输入电压的最小和最大负载电流。上的电压降电阻最小的是在VIN是最接近电压输出。RS必须足够低的价值VIN足够的电流源以满足负载的需求,仍然提供IQ_MIN参考。计算电阻表示电阻的最大值,同时保持IQ_MIN ILOAD_MAX VIN_MIN,并表示为RS_MAX。 在另一个极端,电阻必须大到足以防止操作电流超过最大电流通过参考设备,IQ_MAX。当输入电压在其最大和最小负载电流,电流通过分流器参考将应用程序的最大。从第二个计算产生的阻力最小阻力仍然满足第二加载极端,用RS_MIN表示。电阻能够保持设备操作在所有加载条件在这两个极端之间,必须小于RS_MAX RS_MIN。 例如,一个工业应用程序需要一个参考电压2.5 V。系统输入电压供应范围从12 V 48 V和负载设备吸引了马马0.1和1之间。的[url=]LM4040[/url]2.5 V是一个分流器的参考电压对于这个应用程序,60µA最小动作电流和最大操作电流15马。您可以使用方程计算外部电阻器1,2: 在这个例子中,RS可以是任何值之间kωkω3.01和3.01。高电阻从输入低电流。 表1显示了总电源电流和并联电流不同加载条件下的两种不同值的RS,分别选为1%电阻RS_MIN和RS_MAX附近。请注意,您必须计算RS_MIN和RS_MAX确保一个电阻可以满足所有加载条件下,RS_MAX比RS_MIN大。
| 表1:总电源电流和并联电流Rs的多个值。(点击图片放大)
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分流引用是灵活的,因为它们可以创建一个浮动参考(电压不引用地面)以及负面引用。使用分流器来创建一个浮动的参考电压,简单地使用描述的分流。然而,连接到一个较低的潜在电路中,而不是第二个终端连接到地面(图4),在V2标志着较低的潜力。用并联负参考,程序和计算是一样的,除了RS从负供应铁路连接到地面终端的参考。电阻器和地面之间的输出终端,输入终端现在是什么接地(图5)。一个负电压参考的一个典型应用是双相的数据转换器,比如数模转换器([url=]DAC[/url]),这就需要正面和负面引用生成的各种可能的输出电压。图6显示了一个示例使用两个并联双参考配置中的引用。 浮动参考
消极的参考
双相参考
| 图6:积极的和消极的rails参考电压。(点击图片放大)
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系列 第二种类型的参考电压设备是一系列参考电压。一系列参考电压需要三个终端:VDD,输出电压和接地连接。图7显示了一系列参考电压装置,不需要一个外部电阻。它只消耗电流负载的要求,加上一个小的静态电流。因此,输入供应将减少负荷和降低功耗电流负载时不使用。 然而,该系列设备有一个最大额定输入电压,并不易为浮动或负面引用配置。
一系列的输入电压基准电压必须至少输出电压加上一些特定于设备的压差,并不得超过VIN_MAX。压差是最低VIN和输出电压之间的电压差,设备在给定负载,并在设备数据表。 一系列参考电压与额外的针还允许额外的功能设备(关机或睡眠)限制电力供应来自输入。这种权力储蓄是有利的在一个移动设备等应用,电池寿命是至关重要的。如果负载设备并不总是需要启用,残疾人系列参考电压可以通过控制销。图8是一个示意图等一系列参考电压。
| 图8:一个单独启用切换销进入/退出超低智商关闭。(点击图片放大)
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另一个特点,使用一个额外的销提供的能力与外部电阻微调和修剪参考电压。这个特性还可以减少噪音与电容器使用修剪/ NR销系列电压参考,如[url=]REF5040[/url]和其他REF50xx家庭。这个家庭的设备也有一个临时销近似测试设备(DUT)温度。图9显示了一个示意图本系列的参考电压的1µF消声电容器/ NR销到地面。
| 图9:临时销断了一个探测点,和消声电容器修剪/ NR地面。(点击图片放大)
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作为一个例子使用一系列的参考电压,以利用储蓄的潜在力量,让我们说你需要一个参考电压在移动应用,电力消耗是一个问题。负载设备1 mA 1秒,紧随其后的是10µA 9秒钟,但必须启用的引用,所以一系列分流和引用都是可能的选择。系统是由一个小coin-cell电池25 mAh容量和额定输出电压3 v系列的引用是可以用于此应用程序,因为参考输入电压不会超过参考的最大输入电压和电池将减少加载时间的90%。 的[url=]LM4128[/url]系列参考当前60µA典型操作。负载装置由单片机控制,这也是由电池供电,但单片机只是主动切换时负载设备的状态,因此吸引了电源电流平均约1µA(来自[url=]MSP430G2001[/url])。近似电池寿命,除电池的总容量电池的毫安时的平均负荷。在这种情况下,当前操作的引用添加到负载电流,随着单片机的电源电流,计算的平均负载电池(方程3、4): 使用我们的并联电压参考设备例如,电源电流是固定的,不能改变负载的需求,由于过量电流分流的地面通过参考。在这个例子中,电池总是供应1 mA + shunt-reference操作电流(显示为60µA比较),加上1µA画单片机(方程5。6): 系统与系列引用将分流参考相比,消耗更少的电能,随后移动持续时间更长,电池驱动的应用程序。有几个因素会影响电池寿命,但是这个简单的例子显示了不同系列之间的能耗和分流基准电压操作。 结论 一些关键的信息,当选择一个参考电压包括: •输入电压范围,包括需要容忍wide-input电压波动。
•总负载被引用和负载是否固定或变量。
•负载是否总是存在;如果不是这样,如果参考可以被关闭。
•参考极性和是否负面引用是必需的。 分流引用是一个不错的选择,当负载电流保持相当稳定和系统wide-input电压范围。外部电阻的选择是很重要的,但是不需要复杂。创建多个并联参考也是伟大的,走在single-voltage参考电压输入,或当你需要快速、轻松地创建积极的和消极的引用。 一系列参考是最好的,当负载电流可能经常改变,当输入电压相对稳定和设备限制的范围内。一系列的启用和禁用功能参考提供了潜在的节省电力,和修剪/ NR销增加了额外的灵活性。 现在我已经介绍了并联和系列的初始选择标准引用,下一步是要了解规范和他们如何导致错误。这是在“[url=]参考电压选择基础知识[/url]”白皮书。
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