如何选择基准电压源带隙基准电压源( 四 ) _电压

带隙基准电压源齐纳二极管虽然可用于制作高性能基准电压源，但缺乏灵活性。具体而言，它需要7V以上的电源电压，而且提供的输出电压相对较少。相比之下，带隙基准电压源可以产生各种各样的输出电压，电源裕量非常小—通常小于100mV 。带隙基准电压源可设计用来提供非常精确的初始输出电压和很低的温度漂移，无需耗时的应用中校准。
带隙操作基于双极结型晶体管的基本特性。图 5 所示为一个基本带隙基准电压源—LT1004电路的简化版本。可以看出，一对不匹配的双极结型晶体管的VBE具有与温度成正比的差异。这种差异可用来产生一个电流，其随温度线性上升。当通过电阻和晶体管驱动该电流时，如果其大小合适，晶体管的基极-发射极电压随温度的变化会抵消电阻两端的电压变化。虽然这种抵消不是完全线性的，但可以通过附加电路进行补偿，使温度漂移非常低。
图五.设计带隙电路提供理论上为零的温度系数
T基本带隙基准电压源背后的数学原理很有意思，因为它将已知温度系数与独特的电阻率相结合，产生理论上温度漂移为零的基准电压。图 5显示了两个晶体管，经调整后，Q10 的发射极面积为 Q11 的10倍，而Q12和Q13的集电极电流保持相等。这就在两个晶体管的基极之间产生一个已知电压：
其中，k 为玻尔兹曼常数，单位为 J/K(1.38 × 10-23),T 为开氏温度 (273T (°C))；q 为电子电荷，单位为库仑(1.6x10-19) 。在 25°C 时，kT/q 的值为 25.7mV，正温度系数为 86μV/°C 。?VBE 为此电压乘以 ln(10) 或 2.3，25°C时电压约为 60mV，温度系数为 0.2mV/°C 。
将此电压施加到基极之间连接的50k电阻，产生一个与温度成比例的电流。该电流偏置二极管Q14，25°C时其电压为575mV，温度系数为-2.2mV/°C 。电阻用于产生具有正温度系数的压降，其施加到Q14二极管电压上，从而产生大约1.235V的基准电压电位，理论上温度系数为0mV/°C 。这些压降如图5所示。电路的平衡提供偏置电流和输出驱动。
凌力尔特公司生产各种各样的带隙基准电压源，包括小型廉价精密串联基准电压源LT1460、超低功耗分流基准电压源LT1389以及超高精度、低漂移基准电压源LT1461和LTC6652 。可用输出电压包括1.2V、1.25V、2.048V、2.5V、3.0V、3.3V、4.096V、4.5V、5V和10V 。这些基准电压可以在很宽范围的电源和负载条件下提供，并且电压和电流开销极小。产品可能具有非常高的精度，例如 LT1461、LT1019、 LTC6652 和 LT1790；尺寸可能非常小，例如 LT1790 和 LT1460 (SOT23)，或采用 2 m m× 2 m m D F N 封装的 LT6660；或者功耗非常低，例如 LT1389，其功耗仅需 800nA 。虽然齐纳基准电压源在噪声和长期稳定性方面往往具有更好的性能，但新的带隙基准电压源正在缩小差距，例如 LTC6652 的峰峰值噪声 (0.1Hz 至 10Hz) 为 2ppm 。

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