埋入式齊納電壓基準(zhǔn)的創(chuàng)新

許多類型的電壓基準(zhǔn)都提供超低噪聲電壓電平。然而，埋入式齊納電壓基準(zhǔn)具有特別低的噪聲，因此尤為突出。埋入式齊納電壓基準(zhǔn)通常不需要增益即可產(chǎn)生輸出電壓，因而可降低噪聲。埋入式齊納電壓基準(zhǔn)通常用于為高精度系統(tǒng)提供“黃金”電壓電平。電壓基準(zhǔn)用于校準(zhǔn)或超精密數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，如 DAC11001B，如圖 8 所示。

使用埋入式齊納器件進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，需要考慮三個(gè)主要參數(shù)：溫度漂移、長(zhǎng)期漂移和噪聲。校準(zhǔn)期間，系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器使用由埋入式齊納電壓基準(zhǔn)（如 REF80）提供的穩(wěn)定低噪聲電壓來(lái)確定 ADC 或 DAC 的增益和失調(diào)電壓誤差。REF80 具有超低的 0.16ppm_p-p 噪聲規(guī)格。為了進(jìn)行精確校準(zhǔn)，電壓電平不能隨時(shí)間或溫度變化，提供的值必須具有低噪聲，以確保可以有效補(bǔ)償校準(zhǔn)期間觀察到的誤差。

當(dāng) REF80 與 DAC11001B 一起使用時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行緩沖，從而獲得良好的動(dòng)態(tài)性能。這些緩沖器會(huì)增加基準(zhǔn)電路的噪聲，從而增加整個(gè)信號(hào)鏈的噪聲。因此，必須使用低噪聲運(yùn)算放大器來(lái)保持低噪聲。OPA828 是一種低噪聲運(yùn)算放大器，1kHz 時(shí)的噪聲為 4nV/√Hz，常用于基準(zhǔn)緩沖電路。

為了確保 REF80 的噪聲主要只來(lái)自基準(zhǔn)電壓，使用低噪聲低壓降 (LDO) 為 REF80 供電也很重要。REF80 的獨(dú)特之處在于它有一個(gè)內(nèi)部加熱器。無(wú)論周圍環(huán)境如何，該加熱器都能使芯片保持穩(wěn)定的溫度。該加熱器可實(shí)現(xiàn) REF80 的低漂移規(guī)格。加熱器和基準(zhǔn)電源彼此獨(dú)立。因此，加熱器 (HEATP) 和 VDD（漏極電源）都需要一個(gè)電源。圖 9 展示了 REF80 的引腳排列。

REF80 的加熱器在啟動(dòng)時(shí)通常會(huì)消耗高達(dá) 335mA 的電流，之后會(huì)穩(wěn)定在 18mA 至 75mA 之間，而 VDD 通常只需要 15mA 的靜態(tài)電流。此外，REF80 (REF_Z) 電壓輸出的噪聲取決于埋入式齊納電路，而不是加熱器。REF80 的架構(gòu)決定了只有埋入式齊納基準(zhǔn)對(duì)輸出噪聲有重大影響，而加熱器的影響則微乎其微。圖 10 顯示了經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的方框圖。

因此，為了盡可能降低噪聲，為埋入式齊納基準(zhǔn)供電的 VDD 引腳必須使用低噪聲 LDO 來(lái)供電。在 REF80 評(píng)估模塊 REF8EVM 中，VDD 采用寬輸入電壓、超低噪聲 LDO TPS7A49。對(duì)于加熱器，使用電流更高但噪聲也更高的 LM317。圖 11 展示了 REF8EVM 電源配置的方框圖。

此外，可以選擇使用一個(gè) LDO 同時(shí)為 VDD 和加熱器供電。如果需要，另一個(gè)不錯(cuò)的選擇是 TPSA4701，它具有超低噪聲和更高的輸出電流能力，可同時(shí)為 VDD 和 HEATP 供電。

對(duì)于超高精度的技術(shù)和應(yīng)用，埋入式齊納電壓基準(zhǔn)是可考慮的理想選擇之一。REF80 等埋入式齊納器件的低漂移和低噪聲至關(guān)重要，需要重點(diǎn)關(guān)注信號(hào)鏈和校準(zhǔn)噪聲。