基准电压源的设计与选用(一)

　　基准电压是许多控制或应用电路所必需的，而且电路的控制精度或性能指标在很大程度上取决于基准电压的好坏。对基准电压的基本要求是：在电源电压和环境温度变化时其电压值应保持恒定不变。 通常我们选用稳压二极管作为基准电压源，这是最简单、也是最传统的方法，按照所

　　基准电压是许多控制或应用电路所必需的，而且电路的控制精度或性能指标在很大程度上取决于基准电压的好坏。对基准电压的基本要求是：在电源电压和环境温度变化时其电压值应保持恒定不变。

　　通常我们选用稳压二极管作为基准电压源，这是最简单、也是最传统的方法，按照所需电压值选一个对应型号的稳压管当然可以，但选得是否合适、是否最佳，却大有讲究。

　　最基本的电压基准源电路如图1(a)、稳压管的击穿特性如图1(b)所示。由图1(b)可见，不同稳压值的击穿特性并不相同，4V以下稳压管的击穿特性非常“软”(动态电阻可高达100Ω以上)，其端电压随通过电流的不同、变化很大;而6V以上的特性就非常“硬”、尤以8V左右的特性最硬(动态电阻约4～15Ω)，击穿电压越高动态电阻也越大，例如30V稳压管的动态电阻约为50～100Ω。

　　环境温度变化时稳压管的击穿特性还会产生漂移。6V以下的稳压管具有负温度系数、温度升高时稳压值减小。击穿电压越低则负温度系数越大，例如3V稳压管的温度系数约为-1.5mV/℃;6V以上为正温度系数、温度升高时稳压值增大，击穿电压越高的温度系数越大，例如30V稳压管的温度系数约为33mV/℃;而6V左右稳压管的温度系数最小、且在正负之间变化。因而在允许情况下应尽可能选用击穿特性较硬、温度系数最小的6V稳压管。这类稳压管的另一个缺点是同一型号管子其击穿电压的离散性很大，例如2CW1为7～8.5V、2CW5 为11.5～14V，要想挑出合适电压值的管子是非常困难的。但如果对稳压值要求不高、电路又比较简单的场合，选用普通稳压管还是合适的。

　　如需要很低的基准电压，要求不高、而又不希望增加成本时，也可利用二极管的正向特性做为约0.7V的稳压管使用。笔者曾用图示仪对大量二极管的正向特性做过观察，发现稳压管的正向特性相对其它二极管而言最硬，整流管次之、开关管最差，因此可用稳压管正向串联的办法组成0.7V、1.4V、2.1V等的低压基准源，还可以通过改变通过电流的办法微调其端电压值。其温度系数约为-2mV/℃左右。

　　另一类常用的电压基准是采用半导体集成工艺生产的“基准二极管”和“精密电压基准”。“基准二极管”是一个双端单片式器件，其电特性和使用方法等同于稳压二极管，由于设计时已经考虑了动态电阻和温度系数问题，因而其性能(尤其是低电压器件)要比普通稳压管优越得多。例如LM103基准二极管，击穿电压分档：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;动态电阻典型值：15Ω/0.13mA、5Ω/3mA、比稳压二极管低约10倍，因而可在比较小的电流(100 uA-1mA)下得到较稳定的基准电压。