单电压基准与双电压基准的对决-I

　　开发一个低漂移系统会很难，特别是在使用双极输入信号时更是如此。
　　诸如图1中显示的双向电流感测的应用要求使用两个良好匹配的低漂移基准电压。第一个电压，VREF定义ADC的满量程范围。需要一个偏置电压，VBIAS，来电平位移双极信号。需要使VBIAS= VREF/2，这样的话，ADC的正负摆幅相等。我将在这个系列博文中分三次讨论生成两个基准电压的三个拓扑结构。
　　图1：低漂移双向单电源低端电流感测系统
　　


　　如图2中显示，使用两个单独的电压基准来提供一个简单且直接的方法。
　　图2：解决方案1(两个独立的基准)
　　


　　对于图1中的应用，VREF和VBIAS分别为3.0V和1.5V。表1列出了一对低漂移基准。在将漂移、准确度和成本考虑在内时，REF5030A是针对3V基准电压的不错选择。不幸的是，低漂移、固定1.5V基准是不太容易得到的。在这个情况下，你可以选择一个1.25V基准，诸如LM4149B，虽然这个选择使正负范围失衡。
　　表1：低漂移电压基准
　　


　　第二解决方案是可行的，使用图3中显示的分压器指定一个3V电压基准。
　　图3：解决方案2(基准+分压器+缓冲器)
　　


　　在这里，VBIAS的漂移，如方程式 (1) 所示，由基准 (δREF)、电阻分压器网络 (δRDIV)和缓冲放大器 (δBUF) 的漂移所导致。
　　


　　对于一个相类似的低漂移解决方案，选择具有0.1%耐受值和5ppm/°C温度漂移的电阻器。考虑到放大器的满量程范围为1.5V，缓冲放大器的偏移不是很明显。要达到输入偏移电压所导致的误差为0.1%和1ppm/°C漂移误差的目标，此放大器应该具有少于1.5mV的偏移电压和1.5μV/°C的漂移。表2显示为这个解决方案所选择的器件。要获得与组件选择的更多细节，请参考TIPD156，这是一款TI设计参考库中的电流感测参考设计。
　　表2：第二个解决方案中的组件
　　


　　我们来快速查看一下这里提出的两个解决方案：
　　解决方案1是一个简单直接的方法，但是被限定为固定的基准输出，并且VBIAS不一定是VREF的一半。
　　解决方案2只使用一个基准，所以VBIAS的漂移将随着VREF漂移的变化而变化。由于电阻器可以做出相应地调节，这个解决方案在VBIAS≠ VREF/2时具有很大的价值。说到缺点，这个解决方案需要更多组件。
　　图4显示了一个使用双输出电压基准 (REF2030) 在一个芯片内提供VREF和VBIAS的第三解决方案。两个独立的缓冲器从带隙电压中生成VREF和VBIAS。内部电阻器依尺寸定制而使VBIAS= VREF/2。表3列出了REF2030的主要技术规格。
　　图4：解决方案3(双输出基准电压-REF2030)
　　


　　表3：REF2030技术规格
　　


　　到目前为止，我们已经展示了三个生成双电压基准的拓扑结构。请关注下周的博文，我们将比较这三个解决方案的性能。