電圧リファレンスは、ICが電圧のベンチマークに使用する重要なコンポーネントです。アナログ信号とデジタル信号の調和を可能にし、電子機器が「現実」の世界と対話する能力に貢献します。この記事では、さまざまな種類の電圧リファレンスとその仕様について説明します。
主な参考仕様
電圧リファレンスを使用して回路を設計する場合、考慮すべき重要な仕様がいくつかあります。
初期精度
ほとんどのリファレンスは、25で測定される出力電圧の変動を持っています。° C.これが特定の単位の定数である場合、簡単に調整できます。
温度ドリフト
電圧リファレンスの性能を計算するための重要な測定値は、温度ドリフト、つまり温度の変化に応じて出力電圧がどのように変化するかです。回路要素の不完全性により、この温度ドリフトの曲線は非線形になる可能性があります。したがって、温度ドリフトの推定は通常、「ボックス方式」で提示され、温度変動を考慮せずにシステムで予想される最大/最小電圧を計算します。
長期安定性
これは、他の変数とは無関係に、基準電圧が時間の経過とともに変化する傾向を測る指標です。長期安定性の変化には、機械的ストレス、回路要素の構成の変化、温度による劣化など、さまざまな理由が考えられます。
熱ヒステリシス
これは、熱サイクルによるダイのストレスの変化の結果として生じる電圧変動の測定値です。正確な出力誤差計算を可能にするために、その後の温度サイクルにおけるリファレンスの公称電圧出力を知ることが重要です。
電圧基準の種類
電圧リファレンスには、シャント型と直列型の2つの主なタイプがあります。シャントリファレンスは2端子タイプで、指定された電流範囲で動作するように設計されています。直列リファレンスは、電源電圧または負荷電流が大きく変化する回路で動作するように設計された3つ (またはそれ以上) の端子デバイスです。
リファレンス回路設計
電圧リファレンスICを設計する方法は多数あります。それぞれに特定の長所と短所があります。
ツェナーベースのリファレンス
埋め込みツェナー型リファレンスは比較的シンプルな設計です。ツェナー (またはアバランシェ) ダイオードは、温度に対してほぼ一定で、時間に対して非常に一定である予測可能な逆電圧を持ちます。これらのダイオードは、狭い温度範囲内に保たれている場合、ノイズが非常に低く、長期間にわたって非常に安定していることが多く、基準電圧の変化を可能な限り小さくする必要があるアプリケーションに役立ちます。
バンドギャップリファレンス
バンドギャップ リファレンスは、電源ヘッドルームがほとんどない状態で (多くの場合100mV未満)、さまざまな出力電圧を生成できます。温度ドリフトが低く、非常に正確な初期出力電圧を提供するように設計できるため、時間のかかるアプリケーション内キャリブレーションが不要になります。
フラクショナルバンドギャップリファレンス
フラクショナル バンドギャップ リファレンスは、バイポーラ トランジスタの温度特性に基づいたリファレンスですが、出力電圧は数ミリボルト程度まで低くなる場合があります。これらは、非常に低電圧の回路、特にしきい値が従来のバンドギャップ電圧 (約1.2 V) よりも低くなければならないコンパレータ アプリケーションに役立ちます。
参照の選択
次のデザインの参照を選択するときは、次の点を考慮してください。
● 供給電圧は非常に高いですか?シャントを選択してください。
● 供給電圧または負荷電流は大きく変化しますか?シリーズを選択してください。
● 高い電力効率が必要ですか?シリーズを選択してください。
● 実際の温度範囲を把握します。
● 必要な精度については現実的になりましょう。
● 実際の供給範囲はどのくらいですか?予想される最大供給電圧はいくらですか?リファレンスICが耐えなければならない、バッテリー負荷ダンプやホットスワップ誘導電源スパイクなどの障害状態はありますか?
● リファレンスはどのくらいの電力を消費できますか?
● 負荷電流はどれくらいですか?負荷は大量の電流を消費しますか、それともリファレンスがシンクしなければならない電流を生成しますか?
● どれくらいのスペースがありますか？