电压基准源
基准电压源
基准电压源
基准电压源是一种有效的、可靠的电源系统，它可以提供电压特性稳定、一致的电压，从而有效支持电子设备的正常运行。
它可以把电源系统分成三部分：电源，控制器和监测器。
另外，它还可以通过电压检测和调节，有效地控制和维护电压质量。
基准电压源的作用非常重要。
它可以有效地提供稳定的电源，它的输出电压可以根据负载的变化而变化。
此外，它也可以实现智能调节，使负载处于电压稳定的状态，保证设备的正常运行。
这种电源可以实现市电的自动开关机功能，节省用电成本。
此外，基准电压源还可以把负载和环境参数（如温度、湿度）连接起来，检测和监控电压，进行有效地调节和控制。
电压温度位移仪可以测量电压的变化，具有高精度和良好的稳定性。
基准电压源系统的设计应该考虑到电源的稳定性和安全性。
首先，应该检查电源的可靠性，以确保电源的可靠性和安全性。
其次，电源系统应该采用严格的电源设计标准，包括电流、电压、功率等参数。
同时，还要考虑不同环境条件下的电源变化，以预防突然变化给设备造成的损坏。
最后，基准电压源应该经过严格的质量检测，以确保其质量和功能。
它的完整性应该满足相关标准，应该具有可靠的可靠性，可以实现良好的稳定性和低温度环境下的可靠性。
此外，还应该考虑到电源的耐久性，以确保设备的正常运行。
总之，基准电压源是一种重要的设备，它的作用十分重要，可以
有效地支持电子设备的运行，并且可以有效地节省用电成本。
在设计和安装基准电压源时，应该注意以上提到的方面，以确保电源的可靠性和安全性，从而保证设备的正常运行。
《带隙基准电压源》课件
带隙基准电压源 的发展趋势与展 望
技术创新方向探讨
提高精度和稳定 性：通过改进电 路设计和材料选 择，提高基准电 压源的精度和稳 定性。
降低功耗：通过 优化电路设计和 采用低功耗器件， 降低基准电压源 的功耗。
集成化：将基准 电压源与其他电 路模块集成，提 高系统的集成度 和可靠性。
智能化：通过引 入智能控制算法， 提高基准电压源 的自适应能力和 抗干扰能力。
测试设备：包括电压源、电 流源、示波器、万用表等
测试步骤：按照测试标准进行， 包括设置参数、测量数据、分 析结果等
评估标准及流程详解
评估标准： 精度、稳 定性、温 度特性、 电源抑制 比等
评估流程： 测试准备、 测试实施、 数据分析、 结果评估 等
测试准备： 选择合适 的测试设 备、设置 测试条件 等
感谢您的观看
汇报人：PPT
案例一：用于ADC/DAC转换器的基准电压源设计
应用背景：ADC/DAC转换器需要稳定的基准电压源 设计要求：高精度、低噪声、低功耗 带隙基准电压源的优势：温度稳定性好、精度高、功耗低 设计方法：选择合适的带隙基准电压源芯片，进行电路设计和调试 应用效果：提高了ADC/DAC转换器的性能和稳定性
案例二：用于PLL锁相环的基准电压源设计
设计过程中需要注意电压源的稳定性和精度 优化建议：采用高精度的电阻和电容，提高电压源的稳定性 注意电源噪声对电压源的影响，采用滤波器进行抑制 优化建议：采用低噪声的电源，提高电压源的精度 注意温度对电压源的影响，采用温度补偿技术进行校正 优化建议：采用高精度的温度传感器，提高温度补偿的精度
带隙基准电压源 的应用案例分析
功耗：带隙基准电压源的功耗较低， 适合在低功耗系统中使用
基准电压源工作原理
基准电压源工作原理
基准电压源是一种通过某种机制维持恒定输出电压的电路。
它通常被用作精确测量、校准和比较电路中的电压信号。
基准电压源的工作原理可以通过参考电压和反馈回路来实现。
参考电压是一个已知且稳定的电压信号，可以由特定的电路或器件产生。
反馈回路用于将基准电压与实际输出电压进行比较，并通过调节电路参数使输出电压保持在稳定的水平。
一种常见的基准电压源的工作原理是使用稳压二极管。
稳压二极管是一种特殊的二极管，其特点是在一定的工作电流范围内能够维持近似恒定的电压降。
通过将稳压二极管连接在适当的电路中，可以实现基准电压源。
当负载电阻变化时，反馈回路会感知到输出电压的变化，并通过调节电路参数，例如改变稳压二极管的工作电流，来使输出电压保持不变。
另一种常见的基准电压源的工作原理是使用精密电阻和运算放大器。
基于欧姆定律，当电流通过一个特定精确的电阻时，可以得到一个稳定的电压降。
通过将精密电阻连接在适当的电路中，并使用运算放大器对电压进行放大和反馈，可以实现基准电压源。
当负载电阻变化时，反馈回路会感知到输出电压的变化，并调节电路参数来保持输出电压的稳定。
基准电压源在精密测量和校准中起着关键作用。
它能够提供稳定、可靠的参考电压，以确保测量和校准的准确性。
各种不同的电路和器件可以用于实现基准电压源，具体选择取决于应用的要求和性能指标。
电压基准源vka
电压基准源vka1. 什么是电压基准源？电压基准源（Voltage Reference）是一种用于生成稳定、精确和可靠的标准电压的电子设备。
它在电子测量、仪器仪表、通信设备、计算机和其他电子系统中广泛应用。
电压基准源vka是其中一种。
2. 电压基准源vka的工作原理电压基准源vka是一种基于集成电路的电压参考器。
它通常由一个稳定的参考电压源、一个比较器以及一个反馈回路组成。
在vka中，参考电压源会产生一个稳定、精确的基准电压。
比较器会将输入电压与基准电压进行比较，并产生一个差异电压。
这个差异电压会经过反馈回路，调整比较器的输出，以使输出电压等于基准电压。
通过反复比较和调整，vka可以保持输出电压与基准电压一致。
3. 电压基准源vka的特点与优势•稳定性高：vka采用了精确的参考电压源和反馈回路，并通过自动调整保持输出电压稳定，使得其具有非常高的稳定性。
•精确度高：电压基准源vka能够生成非常精确的电压，其精确度通常在百分之几的范围内。
•低温漂移：vka的输出电压对温度的变化影响较小。
它能够提供一个稳定的参考电压，不会因温度变化而引起明显的输出偏移。
•低噪声：电压基准源vka在输出电压中有很低的噪声干扰，适用于对噪声要求较高的应用。
•低功耗：vka通常采用低功耗的集成电路设计，能够在长时间工作中保持较低的功耗。
•长寿命：vka具有较高的可靠性，并能够长时间稳定工作，寿命长。
•易于使用：电压基准源vka是一种集成电路设备，通常以模块化形式提供，易于安装和应用。
4. 电压基准源vka的应用电压基准源vka在电子领域的应用非常广泛，下面是一些常见的应用场景：•模拟电路校准：在模拟电路中，电压基准源vka可以作为校准电压，用于校准模拟信号的幅度和精确度。
•模数/数模转换：在模数/数模转换中，电压基准源vka可以提供一个精确的参考电压，用于确定模拟信号的量化水平。
•精密测量仪器：在精密测量仪器中，电压基准源vka用作测量参考电压，保证测量结果的准确性和稳定性。
基准电压源设计
= 5.269mV）等
音频或视频
10%绝对基准电压误差
= 声级的1dB误差
与分辨率相比较
基准电压源的1ppm误差相当于20位精度 15ppm相当于16位精度 244ppm相当于12位精度(1/4000)
绝对误差一般通过校准消除
因此重要的是基准电压变化
基准电压源和规格问题
广泛的基础设施和产品基础
模拟放大器将传感器输出转换为4-20mA信号 数据转换器通过4-20mA线路传输信号 HART编码算法现可提供更强的功能
典型4-20mA信号传输器件
AD693将低电平传感器输入转换为4-20mA输出，由环路电源驱动
；同时提供传感器驱动信号
典型4-20mA信号传输器件
无商用器件
跟踪基准电压源具有匹配的正负输出
负基准电压源可以利用运算放大器实现 完整的基准电压源封装内置跟踪功能，性能更好
负基准电压源设计
标准反相运算放大器电路
改进的电路不需要精密 电阻匹配
跟踪基准电压源
高性能跟踪基准电压源AD588利用精密调整电阻实现出色的匹配
跟踪基准电压源
使用四通道运算放大器的多路输出跟踪基准电压源设计 10V、7.5V、5V、2.5V – 其它电压可以设置 需要使用精密电阻
反相运算放大器电路对传感器很有用
电流流向虚拟地，因此传感器上无电压变化 通常比让电流流经电阻更快
用于电源电流检测的高端和低端
光电二极管等效电路
入射 光 光 电流 RSH(T) 100kW 100GW CJ
理想 二极管
注：温度每升高10°C，RSH减半
电流电压转换器（简图）
ISC = 30pA (0.001 fc) R = 1000MW
电压基准源工作原理
电压基准源工作原理
电压基准源是指提供稳定、准确、精密的电压输出的设备，用于校准和调整电子测量设备以及提供参考电压源。
电压基准源通常采用参考电源、电流源和放大器来实现。
其工作原理如下：
1. 参考电源：电压基准源的核心是一个稳定、准确的参考电源。
常见的参考电源包括基准二极管、温度补偿电阻、Zener二极管、基准电压源芯片等。
参考电源通过精密的温度补偿和电压调整电路，可以提供非常稳定的基准电压。
2. 电流源：为了保证输出电压的稳定和精确性，电压基准源通常采用电流源来驱动负载。
电流源可以通过稳流电路或者电流器来实现，它可以提供稳定的电流输出，保证负载电压不受电流变化的影响。
3. 放大器：电压基准源通常还需要放大器来放大参考电源的信号，并提供更高的输出电压为后续电路提供合适的信号源。
放大器通常采用运算放大器或者差分放大器来实现，通过电路调整增益，可以得到所需的输出电压。
综上所述，电压基准源通过稳定的参考电源、精确的电流源和合适的放大器电路，实现了稳定、准确的电压输出。
它广泛应用于电子测量、仪器仪表校准、电子设备测试等领域。
基准电压源的分类性能比较
基准电压源的分类性能比较[摘要]建立一个与电压无关，具有确定的温度特性的直流电压即基准电压。
随着带隙基准电压源的问世，基准电压源无论是在温度特性、电源电压、功耗等方面都得到了很大的进步。
本文主要介绍了三种基准电压源的结构，并分析了其优缺点。
[关键词]带隙基准，晶体管，温度系数中图分类号：tn32 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）12-0219-02多年来，在集成系统中已经采用许多方法来实现电压基准。
自widlar发明以来，带隙基准电压源在bipolar电路中得到了广泛运用，随着激光修调技术、温度补偿技术以及cmos工艺飞速发展，带隙基准源得到了快速发展。
在传统的mos基准电压源中，可以获得温度系数为85×10-6左右的输出参考电压，但是该温度性能的基准电压源远不能满足目前电路设计的要求。
而且由于电路中存在运算放大器，基准电压源的指标在很大程度上受到运放失调电压（offset）、电源电压抑制比（psrr）等的限制，要想进一步提高电路的性能需在电路结构上加以改进。
1.隐埋齐纳二极管基准电压源早期的齐纳二极管基准电压源为减少温度漂移或温度系数（tc），通常在一只反向齐纳二极管上再串联一只正向二极管，如图1.1所示。
因为工作在雪崩状态下的齐纳二极管的击穿电压约在7v左右，具有正温度系数（约为+2mv/℃），而正向硅二极管具有负温度系数（约为-2mv/℃），二者可以相互抵消。
但是由于这两个温度系数的绝对值并不相等，而且都随电流变化而变化，所以很难得到零温度系数。
这种齐纳（雪崩）二极管的击穿电压发生在硅表面层，所以称为表层齐纳二极管。
由于硅芯片表层与其内部相比有更多的杂质、晶格缺陷和机械应力，所以表层齐纳二极管的噪声大、长期稳定性差，而且容易受到表层氧化层中迁移电荷及外界环境的影响。
为了克服上述缺点，改进制造工艺，采用隐埋齐纳二极管结构（见图1.2），使其击穿电压发生在表层的下面，从而可以避免表层的影响，使其在温度漂移、时间漂移和噪声特性等方面得到明显的改善。
基准电压源
基准电压源
基准电压源是一种重要的电子装置，它可以精确地产生一种标准的电压，这种电压可以作为其他电子设备的参考电压，并为特定的应用提供标准的输入信号。
基准电压源一般被用于电子测量和流行的信号处理技术，如电阻，电容，绝缘和电容度，测量仪器，放大器，复杂的逻辑系统，高速比较器和其他功率电子设备。
一般来说，基准电压源可以分为两类：稳定类和可变类。
稳定类基准电压源指可以精确地输出一个极其稳定的电压，例如5V或3.3V，它可以完成一定的交流变化率要求。
可变类则可以实现电压的持续变化，比如常见的调压电源，它们可以用来控制或测量一定范围内的电压。
由于基准电压源有着不同的结构特性，它们可以应用于不同类型的设备中，并为这些设备提供精确的输出电压。
基准电压源非常重要，它可以用来控制或测量输出信号的电压。
基准电压的准确性非常重要，因为高精度的测量结果需要准确的电压。
基准电压源可以为设备的精确度提供基础。
此外，基准电压源的可靠性也非常重要，因为它可以确保设备的正确运行。
一般来说，一个稳定的基准电压源包括精确的温度补偿，能够抵消环境温度变化而产生的偏差。
此外，基准电压源还可以提供很高的信号谐波和有效噪声含量，以确保电压的精确度。
最后，基准电压源也能够充当感应元件，它能够向用户提供外部信号，例如时间，位置等信号。
由于它的安全性和可靠性，基准电压源也被广泛应用于心率，血压，血氧饱和度监测，身体温度，脉搏等
医疗诊断系统中。
总之，基准电压源是一种重要的电子元件，它能够提供精确的电压，以满足电子系统的工作要求。
它具有精确性，可靠性，安全性和可变性等特点，所以能够广泛应用于多种电子系统中。
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CMOS基准源
是什么？如何构造？应用？优缺点？
01.为了解决三极管出现的问题， 提出的仅使用MOS管构建的电压基 准源。 理论基础：用MOS管的迁移率和阈值电压存在的温度特性进行 正负温度补偿。 T B μ n (T ) μ n (T0 )( ) MOS管迁移率的温度特性可描述为： T0 MOS管阈值电压的温度特性可描述为：Vthn (T ) Vthn (T0 ) BV (T T 0 ) 其中 B μ n， B Vthn 分别是迁移率和阈值电压的温度指数。
具体的应用电路
图1、电压相加形四位R-2RT型电阻网络DAC
图2、并行比较型ADC
02
电压基准源如何构造
1、齐纳击穿 2、带隙温度补偿 3、其他
齐纳管式电压基准源
是什么？如何构造？应用？优缺点？
01. 利用pn结反向击穿的稳压特性 制作的稳压管
图3、理想情况下二极管的伏安特性曲线
齐纳管式电压基准源
图9、能隙基准源典型电路3
假设n 9。 ln 9 2.197, 则k 10.5。
能隙温度补偿基准源
是什么？如何构造？应用？优缺点？
04.优缺点
优点：1、温度系数低 2、原理相对简单 3、工作电压较低 缺点：1、使用了BJT，与主流CMOS工艺不兼容。 （失调问题） 2、器件面积较大。 3、对电流增益β的要求较高。 4、VBE 线性化模型不够精确。
03. 应用电路
限流电阻的选取：
Vref Iref
(Vin(max) Vref ) 50mA I LOAD (min)
RS
(Vin(min) Vref ) 100uA I LOAD (max)
图5、MAX6330器件典型应用
齐纳管式电压基准源
是什么？如何构造？应用？优缺点？
电压基准需要具备一定的耦合下级的能力
供出/吸入电流的能力
评价参数
电压精度、电压温漂、迟滞、供出/吸入电流能力、长期稳定性、静态电流、： 1000h
长期稳定性
静态电流
即功率消耗
03 04
噪声
通常是随机热噪声，也可能包含闪烁噪声和其它的寄生噪声源。
成本
Thank you
03
如何选取合适的电压基准源？
评价参数
评价参数
电压精度、电压温漂、迟滞、供出/吸入电流能力、长期稳定性、静态电流、噪声、成本
01 02
电压精度
5V基准电压源上的± 5 mV容差相当于± 0.1%的绝对精度
单位ppm/℃
电压温漂 迟滞
03 04
温度连续偏移(从热到冷，然后从冷到热)所引起的输出电压的变化。
μn
thn
CMOS基准源
是什么？如何构造？应用？优缺点？
02.构造温度补偿
W1 2 1 I (T ) μ n COX 1 2 L1 W2 2 1 I (T ) μ n COX 2 2 L2 VGS I (T ) R 2 1 1 2 T Bμ n I (T ) [ ] ( ) 2 μ n (T0 )COX R T0 W1 W2 L1 L2 可以写成I (T ) I (T0 )( T Bμ n ) ，这种构造产生了正温度系数 T0
恰好为常温下硅管禁带宽度
带隙温度补偿基准源
是什么？如何构造？应用？优缺点？
03.1.典型应用1
VREF V2 VBE 3 V2 I 2 R2 I 2 I3 ( β 足够大） V3 VBE1 VBE 2 I3 R3 R3 VREF ln I1 VT I2 R3
R2 I 2 ln VT VBE 3 mVT VBE 3 R3 I 3
是什么？如何构造？应用？优缺点？
04.优缺点
优点： 1、全部采用CMOS工艺，开关速度快，功耗低。 2、基准电源的温度系数低，基准电源稳定。 3、仿真测得电压基准为0.615V，相比传统的带隙电压1.2来 说，能够实现低电压基准源。 缺点： 电路的精确度在很大程度上依赖于 工艺的精确度。电路中温度系数的 调节比较复杂。
模拟集成电路研讨汇报
电压基准源
目录
01. 电压基准源是什么 02. 电压基准源如何构造 03. 如何选取合适的电压基准源 04. 总结
01
电压基准源是什么
电压基准源是什么
与恒流源比较
电压基准源
摘自维基百科
一种可以产生稳定电压的电路， 在理想的情况下，产生的电压与 负载、电源变化、温度变化和时 间无关。
图8、能隙基准源典型电路2
带隙温度补偿基准源
是什么？如何构造？应用？优缺点？
VDD
03.3.典型应用3
两部分： 左边：Cascode电流镜偏置电路。 右边：基准产生电路。
VREF VBEQ3 kVBE
VBE VBEQ1 VBEQ 2 I1 A2 VT ln VT ln(n) I 2 A1
04. 优缺点 优点：
1、通过一定的反向电流驱动，因此在一定范围电 压比较稳定。 2、可以得到很宽的电压范围。可以从2V到200V。
缺点：
1、温度特性比较差。需要构 建一个恒温箱。 2、精确度往往较低。 3、功耗高，驱动电流大大于 负载电流。
带隙温度补偿基准源
是什么？如何构造？应用？优缺点？
01. 利用三极管VBE稳定的特性， 制作的基于三极管的电压基准源。 VBE 具有负温度系数
恒定电压源
摘自维基百科
是一种能够维持固定电压的两 端口器件，理想情况下，该电 压不随负载和输出电流的变化 而变化。
电压基准源有什么用途？
作为基准最直观也是最重要的用途就是比较。
控制电路
光控电路、声控电路中的基准
03
DAC/ADC
模数转换中的量化。 数模转换中的积分电 路的权电阻网络
01
02
电压检测器中的门限（万用表）
1
I
I
2
R
图10、构造正温度系数。
CMOS基准源
是什么？如何构造？应用？优缺点？
03.应用电路
1、启动电路
2、cascode电流镜偏置电路 3、电压基准源产生电路
VREF Vgs11 Vth11 (T )
2MI μ n (T )COX W11 L11
图11、CMOS基准源典型电路1
CMOS基准源
当温度上升1℃，VBE 将下降2～2.5mV。 I C1 IC 2 I C1 I S 2 又发现VBE VT ln( )-VT ln( ) VT ln( )， I S1 IS 2 IC 2 I S1 KT 其中VT = ，具有正温度系数， q 当温度上升1℃，VT 上升0.086mV
图6、三极管输入特性曲线
是什么？如何构造？应用？优缺点？
02. 两种构造形式
图4、齐纳管式基准源两种构造形式
（a）表面击穿，击穿噪声大和长期稳定性差，即齐纳管的反向击穿 电压会随着时间漂移，一般是变大，最后失效。 （b）埋层齐纳击穿，保护扩散层，不在表面击穿，从而噪声小，稳 定性高。
齐纳管式电压基准源
是什么？如何构造？应用？优缺点？
带隙温度补偿基准源
是什么？如何构造？应用？优缺点？
02.基本模型
构造VREF VBE mVT VREF (VBE mVT ) VBE mVT 使达到 0 T T T VBE 2mV / ℃ T VT k 1.38*1023 图6、温度补偿基本模型 = 0.086 mV / ℃ T q 1.6*1019 m 23 VREF 0.607 23*0.026 1.205V @300K
图7、能隙基准源典型电路1
带隙温度补偿基准源
是什么？如何构造？应用？优缺点？
03.2.典型应用2
虚短（条件），控制R 8、R 7使得I2 I1 VBE VBEQ1 VBEQ 2 I1 A2 VT ln VT ln 8 I 2 A1
R1 VZ VBEQ1 2 VBE R2 VOUT VZ VZ R1 0 5.5 T R2 VZ 0.607 23*0.026 1.205V @ 300 K