串聯基準電壓源是一個三端器件：VIN、VOUT 和 GND。它在概念上類似于線性穩壓器（LDO），但設計用于更低的靜態電流和更高的精度。它可以被認為是VIN和VOUT之間的壓控電阻VCR。它通過調整其內阻來調節輸出電壓，使VIN減去電阻兩端的壓降R等于VOUT處的基準電壓;請參見圖 1 中的框圖。

圖 1：串聯電壓基準 - VCR 型號

串聯基準電壓源通常比并聯基準電壓源具有更好的初始精度和溫度漂移系數。因此，如果您需要優于0.1%的初始精度和/或小于25ppm/°C的溫度漂移，則很可能需要一個串聯基準電壓源。

但是，并聯基準電壓源在VIN范圍方面提供了更大的靈活性，并且可以選擇將多個器件堆疊在一起以獲得更高的基準電壓，并能夠創建負基準或浮動基準。

如何將分流參考設計的靈活性與串聯參考精度相結合？

您可以通過將VIN和VOUT引腳外部連接在一起來利用REF50xx系列的精度和穩定性特性。 這樣，該系列中的串聯基準電壓源基本上被轉換為齊納二極管，但散粒噪聲和反向擊穿電阻的負面影響大大降低。 雖然可以使用該系列中的七種器件中的任何一種，但我在這里選擇了REF5050（5V輸出）和REF5010（10V輸出）作為下面的插圖。

圖2中的簡化原理圖顯示了REF5050的兩個主要電路元件：帶隙放大器，其增益級負責確保恒定的Vout溫度范圍內的電壓和電源變化;以及 ErrAmp 輸出級，能夠灌入或拉出最小 10mA 的輸出負載電流，而對輸出電壓初始精度的影響最小。

圖 2：REF5050 的簡化原理圖

為了確保VOUT初始精度和溫度漂移，AB類輸出晶體管必須全部在其線性區域內工作;因此，VDS必須大于晶體管飽和電壓Vsat。 因此，串聯基準電壓源的輸入電壓VIN必須至少高于VOUT的壓差;參見圖3中的電路。 壓差是給定負載下VIN（源極）和VOUT（漏極）之間的最小壓差，對于REF5050，靜態條件下（Iout=0）下的最小壓差為200mV。

圖 3：在分流配置中放置 REF5050 ErrAmp 輸出級

但是，通過外部連接Vin和 Vout如圖3右側所示，VDS = 0V和上部輸出晶體管PCH完全關斷。在這種情況下，輸出偏置電流IQ完全繞過PCH晶體管，直接從V流出。在到較低的輸出晶體管 NCH。這在V之間建立了精密基準電壓在和GND。

通過做空 Vin和 Vout，REF5050有效地轉換為兩端并聯基準電壓源，但它保持了串聯基準電壓源的直流和溫度精度。在這種布置下，輸出級偏置在比典型值略高的靜態電流下，但REF5050的精度和穩定性保持不變。

圖4和圖5是使用REF5050和REF5010作為基本構建模塊的電路配置示例。

圖 4：正負分流配置中使用的 REF50xx

圖 5：用于高壓分流配置的堆疊 REF5010 和用于雙電壓分流配置的 REF5050 的堆疊

假設Rs的大小適合所需的最大輸出負載，則使用REF5050或REF5010作為并聯基準（如上所示）對最大電源電壓沒有限制，因為大部分壓降和功率通常以Rs耗散。因此，作為簡單的雙端器件，配置為分流器的REF50xx系列串聯基準電壓源可用于負基準、雙基準和浮動基準電壓源等創新電路。此外，多個器件可以堆疊在一起，以獲得幾乎任何所需的基準電壓。

REF50xx的雙端子應用布置具有出色的特性，與理想的齊納二極管密切相關。REF5010基本分流模塊的串行連接允許以非常高的電壓精度和出色的溫度穩定性構建極高的電壓基準（數千伏）。

審核編輯：郭婷