單電壓基準與雙電壓基準的對決-I

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

　　諸如圖1中顯示的雙向電流感測的應(yīng)用要求使用兩個良好匹配的低漂移基準電壓。第一個電壓，VREF定義ADC的滿量程范圍。需要一個偏置電壓，VBIAS，來電平位移雙極信號。需要使VBIAS= VREF/2，這樣的話，ADC的正負擺幅相等。我將在這個系列博文中分三次討論生成兩個基準電壓的三個拓撲結(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，使用兩個單獨的電壓基準來提供一個簡單且直接的方法。

　　圖2：解決方案1(兩個獨立的基準)

　　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。在將漂移、準確度和成本考慮在內(nèi)時，REF5030A是針對3V基準電壓的不錯選擇。不幸的是，低漂移、固定1.5V基準是不太容易得到的。在這個情況下，你可以選擇一個1.25V基準，諸如LM4149B，雖然這個選擇使正負范圍失衡。

　　表1：低漂移電壓基準

　　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3V電壓基準。

　　圖3：解決方案2(基準+分壓器+緩沖器)

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

　　對于一個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。考慮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。要達到輸入偏移電壓所導致的誤差為0.1%和1ppm/°C漂移誤差的目標，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顯示為這個解決方案所選擇的器件。要獲得與組件選擇的更多細節(jié)，請參考TIPD156，這是一款TI設(shè)計參考庫中的電流感測參考設(shè)計。

　　表2：第二個解決方案中的組件

　　我們來快速查看一下這里提出的兩個解決方案：

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

　　解決方案2只使用一個基準，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)，這個解決方案在VBIAS≠ VREF/2時具有很大的價值。說到缺點，這個解決方案需要更多組件。

　　圖4顯示了一個使用雙輸出電壓基準 (REF2030) 在一個芯片內(nèi)提供VREF和VBIAS的第三解決方案。兩個獨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)展示了三個生成雙電壓基準的拓撲結(jié)構(gòu)。請關(guān)注下周的博文，我們將比較這三個解決方案的性能。