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高精度基準(zhǔn)電壓源在設(shè)計上有哪些要求

更新時間:2019-07-11      瀏覽次數(shù):749
   高精度基準(zhǔn)電壓源不同穩(wěn)壓值的擊穿特性并不相同,4V以下穩(wěn)壓管的擊穿特性非常“軟”(動態(tài)電阻可高達(dá)100Ω以上),其端電壓隨通過電流的不同、變化很大;而6V以上的特性就非常“硬”、尤以8V左右的特性硬(動態(tài)電阻約4~15Ω),擊穿電壓越高動態(tài)電阻也越大,例如30V穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻約為50~100Ω。

  環(huán)境溫度變化時穩(wěn)壓管的擊穿特性還會產(chǎn)生漂移。6V以下的穩(wěn)壓管具有負(fù)溫度系數(shù)、溫度升高時穩(wěn)壓值減小。擊穿電壓越低則負(fù)溫度系數(shù)越大,例如3V穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)約為-1.5mV/℃;6V以上為正溫度系數(shù)、溫度升高時穩(wěn)壓值增大,擊穿電壓越高的溫度系數(shù)越大,例如30V穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)約為33mV/℃;而6V左右穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)小、且在正負(fù)之間變化。因而在允許情況下應(yīng)盡可能選用擊穿特性較硬、溫度系數(shù)小的6V穩(wěn)壓管。這類穩(wěn)壓管的另一個缺點是同一型號管子其擊穿電壓的離散性很大,例如2CW1為7~8.5V、2CW5 為11.5~14V,要想挑出合適電壓值的管子是非常困難的。但如果對穩(wěn)壓值要求不高、電路又比較簡單的場合,選用普通穩(wěn)壓管還是合適的。

  如需要很低的基準(zhǔn)電壓,要求不高、而又不希望增加成本時,也可利用二極管的正向特性做為約0.7V的穩(wěn)壓管使用。筆者曾用圖示儀對大量二極管的正向特性做過觀察,發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓管的正向特性相對其它二極管而言硬,整流管次之、開關(guān)管差,因此可用穩(wěn)壓管正向串聯(lián)的辦法組成0.7V、1.4V、2.1V等的低壓基準(zhǔn)源,還可以通過改變通過電流的辦法微調(diào)其端電壓值。其溫度系數(shù)約為-2mV/℃左右。

  另一類常用的電壓基準(zhǔn)是采用半導(dǎo)體集成工藝生產(chǎn)的“基準(zhǔn)二極管”和“精密電壓基準(zhǔn)”。“基準(zhǔn)二極管”是一個雙端單片式器件,其電特性和使用方法等同于穩(wěn)壓二極管,由于設(shè)計時已經(jīng)考慮了動態(tài)電阻和溫度系數(shù)問題,因而其性能(尤其是低電壓器件)要比普通穩(wěn)壓管*得多。例如LM103基準(zhǔn)二極管,擊穿電壓分檔:1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6V;動態(tài)電阻典型值:15Ω/0.13mA、5Ω/3mA、比穩(wěn)壓二極管低約10倍,因而可在比較小的電流(100 uA-1mA)下得到較穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。

  另一類較常用的基準(zhǔn)二極管如LM385-1.2、LM385-2.5、LM336-2.5、LM336-5具有更小的動態(tài)電阻(如LM385 僅1Ω、LM336-5僅0.6Ω、LM336-2.5僅0.2Ω),在很小的工作電流下即有很硬的特性、在10 uA電流下即可正常工作,而普通穩(wěn)壓管至少要在5~10mA下才能正常工作(嚴(yán)格講并非不能工作,而是工作電流小時其擊穿特性非常軟、電流的微小變化即可引起端電壓的明顯變化);溫度系數(shù)低,典型值僅20ppm/℃、約25uV/℃,比普通穩(wěn)壓管低百倍以上;工作電壓分別為1.235V、2.5V、5V且工作電壓的離散性很小、僅1-2%,一般情況下具有互換性;價格也不貴,因而得到廣泛使用。

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