
【電】 voltage reference
tension; voltage
【化】 voltage
【醫】 electric tension; voltage
criterion; datum; norm; standard
【計】 base; baseline; BM
【經】 reference frame
電壓基準(Voltage Reference)是電子工程中用于提供精确、穩定參考電壓的核心元件。其英文對應詞為"voltage reference",在IEEE标準中定義為"能在規定條件下産生恒定電勢差的二端器件"。根據工作原理可分為三類:
齊納基準
基于齊納二極管雪崩擊穿特性,典型精度±1%,溫度系數5-20ppm/℃。適用于工業控制系統中的過壓保護電路。
帶隙基準
利用矽的帶隙電壓(約1.25V)原理,如LM385系列,溫度系數可達1ppm/℃。廣泛應用于ADC/DAC轉換器的基準源設計。
埋藏齊納基準
通過半導體工藝将齊納結深埋于基片下,如LTZ1000,具有0.05ppm/√kHz噪聲特性。常見于高精度測量儀器。
關鍵性能指标包括初始精度(±0.02%至±0.5%)、溫度系數(0.5-10ppm/℃)、長期穩定性(20-100ppm/1000h)和負載調整率(0.1-5mV/mA)。國際電工委員會IEC 60748-4-3标準規定了其測試方法。
在電源管理IC中,電壓基準決定着LDO的穩壓精度;在數據采集系統,其穩定性直接影響ADC的有效分辨率。美國國家标準技術研究院(NIST)的電壓基準溯源體系要求,二級基準必須每兩年進行量值比對校準。
IEEE Std 181-2011
IEC 60748-4-3:1997
NIST Special Publication 250-86
電壓基準是電子系統中的關鍵元件,其核心功能是為電路提供高精度、穩定的參考電壓值,确保其他組件能夠基于此标準進行精确測量或調節。以下是詳細解析:
電壓基準通過内部電路設計(如齊納二極管、帶隙結構等)産生與溫度、電源波動無關的固定電壓。例如,在模數轉換器(ADC)中,基準電壓決定了量化精度,若基準電壓波動0.1%,轉換結果可能産生同等量級誤差。
需權衡噪聲水平、功耗、封裝熱阻等參數。例如MAX1631在-40~125℃範圍内溫漂小于50ppm,適合工業環境。對于高精度系統,建議選擇帶溫度補償的基準源,并注意PCB布局減少熱應力影響。
如需更深入的技術細節(如帶隙基準的電路拓撲),可參考IEEE相關論文或半導體廠商的應用手冊。
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