本文介紹了 IC 電壓基準的主要類型（串聯和并聯），它們的優缺點，以及如何在它們之間進行選擇。在開始比較可用設備之前，您應該決定哪種類型最適合您的應用程序。

串聯參考

串聯參考具有三個端子：V in、V out和 GND。雖然在概念上類似于線性穩壓器，但它是為更低電流和更高精度而設計的。串聯基準與負載串聯運行（圖 1 ），可被視為 V in 和 V out 端子 之間的壓控電阻。

圖 1. 3 端子串聯電壓基準的框圖。

它通過調整其內部電阻進行調節，使 V in 減去內部電阻上的壓降等于 V out處的參考電壓。由于電流是產生電壓降所必需的，因此該器件會吸收一個小的靜態電流以確保在移除負載時進行調節。系列參考具有以下特點：

電源電壓 （V cc ） 必須足夠高以允許內部電阻上出現電壓降，但又不能高到足以損壞基準 IC。

IC 及其封裝必須處理串聯通路元件中的功耗。

在無負載電流的情況下，唯一的功耗來源是參考靜態電流。

串聯參考通常比并聯參考具有更好的初始容差和溫度系數。

系列參考的設計方程式

系列參考設計相當簡單。只需確保輸入電壓和功耗在 IC 規定的最大值范圍內：

分流參考

分流參考有兩個端子，OUT 和 GND。它在概念上類似于齊納二極管，但具有更好的規格。與齊納二極管一樣，它需要一個外部電阻器并與其負載并聯運行（圖 2）。

圖 2. 2 端子并聯電壓基準的框圖。

它可以看作是 OUT 和 GND 端子之間的壓控電流源。調節是通過調整電流電平來實現的，使 V supply減去 R 1 上的壓降 等于 OUT 上的參考電壓。作為替代描述，分流基準通過強制負載電流和流經基準的電流之和保持恒定，在 OUT 處保持恒定電壓。分流參考具有以下特點：

給定適當的 R 1 大小以適應功耗，分流基準對最大電源電壓沒有限制。

無論負載如何，電源都提供相同的最大電流。電源電流流經負載和基準，在 R 1上降低適當的電壓 以維持 OUT 基準電壓。

作為一種簡單的 2 端子器件，并聯穩壓器可用于新型電路配置，例如負穩壓器、浮動穩壓器、限幅電路和限幅電路。

并聯基準的工作電流通常比串聯基準低。

分流參考的設計方程式

分流參考設計有點困難，因為您必須計算外部電阻值。該值 （R 1 ） 必須確保其由參考和負載電流引起的電壓降等于電源電壓和參考電壓之間的差值。R 1 必須在最小電源電壓和最大負載電流下計算，以確保在這種最壞情況下運行。以下等式計算 R 1的值和功耗，以及分流參考中的功耗（圖 3）。

圖 3. 此配置中的分流參考通過改變其電流 （I mo ） 以產生恒定的 V REF。

R 1 中的電流和功耗 僅取決于電源電壓。負載電流沒有影響，因為通過負載和參考的電流之和是恒定的：

選擇參考

現在您已了解串聯參考和并聯參考之間的區別，下一步是確定哪個更適合您的應用。確保獲得合適零件的最佳方法是同時考慮串聯和分流類型。在對每個進行設計計算之后，首選類型應該是顯而易見的。以下是一些經驗法則：

如果您需要優于 0.1% 的初始精度和 25ppm 的溫度系數，您可能應該選擇串聯基準。

如果您想要最低的工作電流，請考慮使用并聯基準。

將分流參考與廣泛變化的電源或負載結合使用時要小心。請務必計算預期功耗，它可能遠高于等效串聯基準的功耗。（見下面的例子。）

對于高于 40V 的電源電壓，并聯基準可能是您的唯一選擇。

在構建負參考、浮動參考、限幅電路或限制電路時，請考慮并聯參考。

示例 1：低電壓、穩定負載

在這種便攜式應用中，最關鍵的參數是低功耗。以下是規格：

因此總功耗為 18.3μW。

該應用的首選器件是 MAX6008 并聯基準，因為它的功耗為 18.3μW（而 MAX6029 系列基準為 21.8μW）。這個例子說明了電源變化對設計的巨大影響。最初看來，分流基準具有 1μA 最小工作電流的巨大優勢，但為了保證在最壞情況下的工作，工作電流必須增加到 4.4μA。在這種情況下，任何大于規定的電源電壓變化（3.0V 至 3.6V）都需要使用串聯基準。

示例 2：低電壓、可變負載

此示例與示例 1 類似，但規格略有不同。這個負載不是穩定的 1μA 負載，而是在 99 毫秒內交替消耗 1μA，然后在 1 毫秒內消耗 1mA：

如您所見，并聯基準的平均功耗比串聯基準高 100 倍以上。對于負載電流變化很大的應用，串聯基準通常是更好的選擇。

關于作者

James Horste 是加利福尼亞州桑尼維爾市 Maxim Integrated Products Inc. 的現場應用工程師。