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高精度基準(zhǔn)電壓源在設(shè)計(jì)上有哪些要求
環(huán)境溫度變化時(shí)穩(wěn)壓管的擊穿特性還會(huì)產(chǎn)生漂移。6V以下的穩(wěn)壓管具有負(fù)溫度系數(shù)、溫度升高時(shí)穩(wěn)壓值減小。擊穿電壓越低則負(fù)溫度系數(shù)越大，例如3V穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)約為-1.5mV/℃;6V以上為正溫度系數(shù)、溫度升高時(shí)穩(wěn)壓值增大，擊穿電壓越高的溫度系數(shù)越大，例如30V穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)約為33mV/℃;而6V左右穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)小、且在正負(fù)之間變化。因而在允許情況下應(yīng)盡可能選用擊穿特性較硬、溫度系數(shù)小的6V穩(wěn)壓管。這類穩(wěn)壓管的另一個(gè)缺點(diǎn)是同一型號(hào)管子其擊穿電壓的離散性很大，例如2CW1為7～8.5V、2CW5 為11.5～14V，要想挑出合適電壓值的管子是非常困難的。但如果對(duì)穩(wěn)壓值要求不高、電路又比較簡單的場合，選用普通穩(wěn)壓管還是合適的。
如需要很低的基準(zhǔn)電壓，要求不高、而又不希望增加成本時(shí)，也可利用二極管的正向特性做為約0.7V的穩(wěn)壓管使用。筆者曾用圖示儀對(duì)大量二極管的正向特性做過觀察，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓管的正向特性相對(duì)其它二極管而言硬，整流管次之、開關(guān)管差，因此可用穩(wěn)壓管正向串聯(lián)的辦法組成0.7V、1.4V、2.1V等的低壓基準(zhǔn)源，還可以通過改變通過電流的辦法微調(diào)其端電壓值。其溫度系數(shù)約為-2mV/℃左右。
另一類常用的電壓基準(zhǔn)是采用半導(dǎo)體集成工藝生產(chǎn)的“基準(zhǔn)二極管”和“精密電壓基準(zhǔn)”。“基準(zhǔn)二極管”是一個(gè)雙端單片式器件，其電特性和使用方法等同于穩(wěn)壓二極管，由于設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了動(dòng)態(tài)電阻和溫度系數(shù)問題，因而其性能(尤其是低電壓器件)要比普通穩(wěn)壓管*得多。例如LM103基準(zhǔn)二極管，擊穿電壓分檔：1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6V;動(dòng)態(tài)電阻典型值：15Ω/0.13mA、5Ω/3mA、比穩(wěn)壓二極管低約10倍，因而可在比較小的電流(100 uA-1mA)下得到較穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。
另一類較常用的基準(zhǔn)二極管如LM385-1.2、LM385-2.5、LM336-2.5、LM336-5具有更小的動(dòng)態(tài)電阻(如LM385 僅1Ω、LM336-5僅0.6Ω、LM336-2.5僅0.2Ω)，在很小的工作電流下即有很硬的特性、在10 uA電流下即可正常工作，而普通穩(wěn)壓管至少要在5～10mA下才能正常工作(嚴(yán)格講并非不能工作，而是工作電流小時(shí)其擊穿特性非常軟、電流的微小變化即可引起端電壓的明顯變化);溫度系數(shù)低，典型值僅20ppm/℃、約25uV/℃，比普通穩(wěn)壓管低百倍以上;工作電壓分別為1.235V、2.5V、5V且工作電壓的離散性很小、僅1-2%，一般情況下具有互換性;價(jià)格也不貴，因而得到廣泛使用。