揭秘电压基准源：若何选择才能确保电子系统稳定如初？

高精度电压基准源是浩瀚电子设备和系统的主要组件，其性能的利害直接影响全体系统的稳定性和可靠性。
除了高精度这一特性之外，低温漂、低噪声、低功耗等特性同样是电压基准源在应对各种电子设备日益严苛哀求时的必备要素。

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本期视频将环绕如何选择电压基准源芯片展开谈论，并以纳芯微电压基准源芯片NSREF3130为例，详细剖析电压基准源偏差对ADC采集系统会产生若何的影响。

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纳芯微的NSREF30/31xx系列电压基准源产品，凭借其卓越的性能与稳定性，不仅能知足电子设备不断增长的性能需求，更有助于客户开拓更为广阔的运用领域。

如何选择电压基准源芯片？

在选择一颗作为基准电压的电压基准源芯片时，首先须要从系统架构上考虑以下几个要素：电源电压、功耗预算、负载能力、温度范围和封装尺寸等。

在知足了系统的基本哀求之后，须要进一步考虑基准源芯片的性能参数是否能够知足需求。
高精度、低噪声是电压基准源的基本性能哀求，在不同的外界环境变革下，如温度变革、环境应力变革、韶光变革等，基准源也都需保持稳定。
这些外部成分都会影响电压基准源的性能，因此，有不同的性能参数用来标定基准源的性能高低，如初始精度、温度漂移、噪声、热迟滞、长期漂移、电压调度率、负载调度率、输入输出电压差等。

电压基准源的选择要素

NSREF30/31xx系列的产品上风

纳芯微的电压基准源NSREF30/31xx产品具有高精度、低温漂、低噪声、低功耗特性，该系列包含NSREF30xx和NSREF31xx两个子系列，每个子系列有6个不同型号，分别对应6个输出电压选项。
每款产品均有车规和工规型号，个中车规级产品知足AEC-Q100 Grade1的可靠性哀求，可在-40～125℃的严苛环境下事情。

温度漂移是电压基准源最主要的参数之一，它是由电路毛病和非线性引起的漂移，每每是非线性的。
纳芯微电压基准源采取了黑盒法（Box method）对温度漂移进行丈量和标定。

事实上，温度漂移打算只是基于有限的温度丈量点来丈量电压的最大值和最小值，并没有考虑这些极值发生在哪一个温度点。
因此，对付一个非线性的温漂器件来说，其温度漂移指标并不能用来解释该器件在较窄的温度范围内，其温度漂移指标会比标定的更好。

NSREF30xx系列的温漂范例值为10ppm/℃，最大值35ppm/℃。
NSREF31xx系列的性能更高，温漂范例值为5ppm/℃，最大值15ppm/℃，能够担保在全温度范围内实现高精度ADC采样。
在其他性能参数方面，两个系列的基准源产品表现同样卓越。

NSREF30xx和NSREF31xx的温漂性能表现

低噪声是NSREF30/31xx系列的另一特色。
电压基准源输出电压噪声一样平常表现为低频1/f噪声和宽带白噪声。
在实际运用中，宽带噪声可通过压缩带宽的手段来抑制；而低频1/f噪声在运用中很难去除，是高精度丈量的紧张偏差之一。

NSREF30/31xx采取前辈的工艺及专门的低噪声设计，2.5V输出电压时的1/f噪声范例值仅为20Vpp（峰峰值），且噪声分布相对收敛；1sigma值小于2Vpp，大大降落了低频噪声对ADC采样偏差的影响。
在担保低噪声的条件下，NSREF30/31xx仅花费140A（范例值）电流，因此适宜工业现场变送器、电力、便携式丈量设备等运用。

比拟表明，在近似的静态功耗和温漂性能下，NSREF30/31xx系列产品的低频1/f噪声远低于市情上主流产品。

NSREF30xx和NSREF31xx的低频噪声性能表现

得益于良好的环路设计，在输入电压仅比输出电压高1mV（范例值）时，NSREF30/31xx即可正常输出事情电压（NSREF3012/3112须要最低1.8V事情电压），对电源（如电池供电）电压可能涌现降落的运用处景非常友好。

此外，NSREF30/31xx具有源电流和吸电流能力（范例值10mA）, 输出端不接输出电容也可以稳定输出电压，不会因所接电容发生故障或失落效而导致器件事情不正常，且能够支持很宽的环路稳定电容值范围，从而适应不同运用电路和场景，拓展了其运用范围。

在实际运用中，为了减小电压基准源长期漂移对系统精度的影响，常日须要进行定期校准，但这样会导致生产率降落等方面的问题。
因此，引入长期漂移的性能指标对精密系统的设计尤为主要。

长期漂移是指电压基准源输出电压随韶光变革的漂移量，基准源的长期漂移紧张是机器应力和老化所致，早期漂移紧张由机器应力引入，常日会造成基准源电压涌现较大的漂移。
随着韶光的推移，封装、焊接和芯片材料越来越稳定，漂移量会越来越小。
须要把稳的是产品手册标定的长期漂移，是指基准源输出电压在前1000小时漂移量而非每1000小时漂移量。

NSREF30/31xx系列在35℃下前1000小时漂移量为100ppm（范例值），前2000小时漂移量为130ppm（范例值）。
在估算更永劫光的漂移量时，可利用归一化到1000小时漂移量的平方根公式LTD(h)来打算。

基准源的长期漂移性能表现

基准源性能对ADC采集系统影响的剖析

结合上述先容的性能指标，以NSREF3130为例，剖析其性能对ADC采集系统的影响。
系统偏差常日利用统计公差剖析的平方根（RSS）法来打算。
表格统计了NSREF3130的偏差项及偏差大小，方程式展示了利用平方根法打算的总偏差，并将基准源总偏差转换为LSB。
本例省略了线性调度率、负载调度率等偏差。
由方程式得出，对付12位ADC， NSREF3130的偏差贡献为13LSB。

NSREF3130对ADC采样精度的影响

通过系统校准，可以肃清初始精度带来的偏差，同时温度漂移和长期漂移改进80%。
由打算可得，校准后的系统中NSREF3130带来的总偏差仅为2LSB。

系统校准后NSREF3130对ADC采样精度的影响

进一步拓展运用边界

纳芯微电压基准源产品NSREF30/31xx系列，凭借其高精度、低温漂、低噪声、低功耗等诸多上风，赢得了客户的高度认可与好评。

该系列产品得益于前辈的制程工艺和独到的设计理念，不仅实现了高初始精度，更在低温漂特性上超越了同类市场产品，确保在全温度范围内都能保持卓越的采样精度。

NSREF30/31xx系列电压基准源拥有广泛的运用前景，可被运用于光伏、工业自动化、数字电源、充电桩等多个领域。
它为客户供应稳定可靠的性能输出，助力实现更高效、更精确的数据采集和处理，从而帮助客户进一步拓展其运用边界，探索更多可能。

NSREF30/31xx系列产品详情