科普 | 进一步读懂关于基准电压源的重要性

由于无处不在，我们来看看基准电压有多重要。我们平时会用到吗？无论是汽车还是电脑等，只要是电子产品就必须以某种方式与“真实”交互。这种结合能测量出（特性：速度、压力、长度、温度）映射到电子产品体现在(电压)上面。这种则需要一个衡量标准，我们所说的这个标准就是基准电压。

基准电压源？到底会用到哪里？能有什么作用，能帮助我们做些什么？我们进一步了解下！

定义：

基准电压源是当代模拟集成电路极为重要的组成部分，它为串联型稳压电路、A/D和D/A转化器提供基准电压，也是大多数传感器的稳压供电电源或激励源。另外，基准电压源也可作为标准电池、仪器表头的刻度标准和精密电流源。

基准电压源只是一个电路或电路元件，只要电路需要，它就能提供已知电位。这可能是几分钟、几小时或几年。如果产品需要采集真实世界的相关信息，例如电池电压或电流、功耗、信号大小或特性、故障识别等，那么必须将相关信号与一个标准进行比较。每个比较器、ADC、DAC 或检测电路必须有一个基准电压源才能完成上述工作。将目标信号与已知值进行比较，可以准确量化任何信号。

理想基准电压源

理想的电压基准源应该具有完美的初始精度，并且在负载电流、温度和时间变化时电压保持稳定不变。实际应用中，设计人员必须在初始电压精度、电压温漂、迟滞以及供出/吸入电流的能力、静态电流(即功率消耗)、长期稳定性、噪声和成本等指标中进行权衡与折衷。

基准源的类型

两种常见的基准源是齐纳和带隙基准源。齐纳基准源通常采用两端并联拓扑；带隙基准源通常采用三端串连拓

实现方式

1.电阻分压：

只能作为放大器的偏置电压或提供放大器的工作电流。这主要是由于其自身没有稳压作用，故输出电压的稳定性完全依赖于电源电压的稳定性。

2.普通正向二极管

不依赖于电源电压的恒定基准电压，但其电压的稳定性并不高，且温度系数是负的，约为-2mV/℃

3.齐纳二极管

可克服正向二极管作为基准电压的一些缺点，但其温度系数是正的，约为+2mV/℃

4.温度补偿性齐纳二极管

体积小、重量轻、结构简单便于集成;但存在噪声大、负荷能力弱、稳定性差以及基准电压较高、可调性较差等缺点。这种基准电压源不适用于便携式和电池供电的场合。

5.带隙基准源（采用CMOS，TTL等技术实现）

运用半导体集成电路技术制成的基准电压源种类较多，如深埋层稳压管集成基准源、双极型晶体管集成带隙基准源、CMOS集成带隙基准源等。“带隙基准源”是七十年代初出现的一种新型器件，它的问世使基准器件的指标得到了新的飞跃。

由于带隙基准源具有高精度、低噪声、优点，因而广泛应用于电压调整器、数据转换器(A/D, D/A)、集成传感器、大器等，以及单独作为精密的电压基准件，低温漂等许多微功耗运算放。

总结：

任何系统设计的难点都在于在成本、体积、精确度、功耗等诸多因素的平衡与折衷。为具体设计选择最佳基准源时需要考虑所有相关参数。有趣的是，很多时候选用较贵的元件反而使系统的整体成本更低，因为它可以降低制造过程中补偿和校准的花销。