單電壓基準(zhǔn)與雙電壓基準(zhǔn)的對決-I

　　開發(fā)一個(gè)低漂移系統(tǒng)會很難，特別是在使用雙極輸入信號時(shí)更是如此。

　　諸如圖1中顯示的雙向電流感測的應(yīng)用要求使用兩個(gè)良好匹配的低漂移基準(zhǔn)電壓。第一個(gè)電壓，VREF定義ADC的滿量程范圍。需要一個(gè)偏置電壓，VBIAS，來電平位移雙極信號。需要使VBIAS= VREF/2，這樣的話，ADC的正負(fù)擺幅相等。我將在這個(gè)系列博文中分三次討論生成兩個(gè)基準(zhǔn)電壓的三個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　圖1：低漂移雙向單電源低端電流感測系統(tǒng)

　　如圖2中顯示，使用兩個(gè)單獨(dú)的電壓基準(zhǔn)來提供一個(gè)簡單且直接的方法。

　　圖2：解決方案1(兩個(gè)獨(dú)立的基準(zhǔn))

　　對于圖1中的應(yīng)用，VREF和VBIAS分別為3.0V和1.5V。表1列出了一對低漂移基準(zhǔn)。在將漂移、準(zhǔn)確度和成本考慮在內(nèi)時(shí)，REF5030A是針對3V基準(zhǔn)電壓的不錯(cuò)選擇。不幸的是，低漂移、固定1.5V基準(zhǔn)是不太容易得到的。在這個(gè)情況下，你可以選擇一個(gè)1.25V基準(zhǔn)，諸如LM4149B，雖然這個(gè)選擇使正負(fù)范圍失衡。

　　表1：低漂移電壓基準(zhǔn)

　　第二解決方案是可行的，使用圖3中顯示的分壓器指定一個(gè)3V電壓基準(zhǔn)。

　　圖3：解決方案2(基準(zhǔn)+分壓器+緩沖器)

　　在這里，VBIAS的漂移，如方程式 (1) 所示，由基準(zhǔn) (δREF)、電阻分壓器網(wǎng)絡(luò) (δRDIV)和緩沖放大器 (δBUF) 的漂移所導(dǎo)致。

　　對于一個(gè)相類似的低漂移解決方案，選擇具有0.1%耐受值和5ppm/°C溫度漂移的電阻器?？紤]到放大器的滿量程范圍為1.5V，緩沖放大器的偏移不是很明顯。要達(dá)到輸入偏移電壓所導(dǎo)致的誤差為0.1%和1ppm/°C漂移誤差的目標(biāo)，此放大器應(yīng)該具有少于1.5mV的偏移電壓和1.5µV/°C的漂移。表2顯示為這個(gè)解決方案所選擇的器件。要獲得與組件選擇的更多細(xì)節(jié)，請參考TIPD156，這是一款TI設(shè)計(jì)參考庫中的電流感測參考設(shè)計(jì)。

　　表2：第二個(gè)解決方案中的組件

　　我們來快速查看一下這里提出的兩個(gè)解決方案：

　　解決方案1是一個(gè)簡單直接的方法，但是被限定為固定的基準(zhǔn)輸出，并且VBIAS不一定是VREF的一半。

　　解決方案2只使用一個(gè)基準(zhǔn)，所以VBIAS的漂移將隨著VREF漂移的變化而變化。由于電阻器可以做出相應(yīng)地調(diào)節(jié)，這個(gè)解決方案在VBIAS≠ VREF/2時(shí)具有很大的價(jià)值。說到缺點(diǎn)，這個(gè)解決方案需要更多組件。

　　圖4顯示了一個(gè)使用雙輸出電壓基準(zhǔn) (REF2030) 在一個(gè)芯片內(nèi)提供VREF和VBIAS的第三解決方案。兩個(gè)獨(dú)立的緩沖器從帶隙電壓中生成VREF和VBIAS。內(nèi)部電阻器依尺寸定制而使VBIAS= VREF/2。表3列出了REF2030的主要技術(shù)規(guī)格。

　　圖4：解決方案3(雙輸出基準(zhǔn)電壓-REF2030)

　　表3：REF2030技術(shù)規(guī)格

　　到目前為止，我們已經(jīng)展示了三個(gè)生成雙電壓基準(zhǔn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。請關(guān)注下周的博文，我們將比較這三個(gè)解決方案的性能。