【正文】 ? ①精密型基準(zhǔn)電壓源 αT=(～ 5) 106／ ℃ ； ? ②準(zhǔn)精密型基準(zhǔn)電壓源， αT=（ 10～ 20) 106／ ℃ ； ? ③普通型基準(zhǔn)電壓源， αT=（ 30～ 100) 106／ ℃ 。嚴(yán)格地講，當(dāng) αT＞ 100 106／ ℃ 時(shí)，已不是基準(zhǔn)電壓源了。 ? 基準(zhǔn)電壓源全部采用集成工藝而制成。在已形成的系列化產(chǎn)品中，輸出電壓分為 1. 2V, 2. 5V,5V,6. 95V(可近似視為 7V)和 l0V等 5種。表 況。需要說明幾點(diǎn)：第一，有的型號(hào)劃分成幾個(gè)檔次，各檔電壓溫度系數(shù)不同。例如， MC1403就分 A,B,C三檔，以 C檔的電壓溫度系數(shù)為最低， B檔較高， A檔最高； ? 第二，在同一系列產(chǎn)品中又有軍品、民品之分。例如 LM199一類軍品） LM299二類軍品）、 LM339（民品）同屬一個(gè)系列，它們的內(nèi)部電路與外形完全相同，只是工作溫度范圍存在差異，分別為 55～ +125℃ 、 25～ +85℃ 和 0～ +70℃ ；第三，由表 ， LM399的電壓溫度系數(shù)最低，典型值僅為 106／ ℃ ；其次是 REF一 05( X 106／ ℃ ），然后是 LM3999,MAX672,MAX673(均為 2 106／ ℃ ）；第四，表中所列出的 αT均為典型值，對(duì)同一產(chǎn)品而言，其最大值與典型值可相差幾倍。另外，實(shí)際值與典型值還允許有一定的偏差。 表 國內(nèi)外基準(zhǔn)電壓源產(chǎn)品分類 表 國內(nèi)外基準(zhǔn)電壓源產(chǎn)品分類 國內(nèi)外基準(zhǔn)電壓源產(chǎn)品分類 ? ① 國外產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家： LM— 美國國家半導(dǎo)體公司（ NSC）； AD— 美國模擬器件公司（ AD）； ICL—美國哈里斯公司 (Harris）； MC— 美國摩托羅拉公司（ Motorola）； 181。PC— 日本； MAXes一美國馬克希姆公司 (MAXIM)， TC— 美國泰康姆公司 (Tel)。 ? ②國產(chǎn)型號(hào)的生產(chǎn)廠家： SW— 上海無線電七廠； 5G一上海元件五廠； CH— 上海無線電十四廠； CJ— 北京半導(dǎo)體器件五廠。 ? ③ SOIC表示小型雙列直插式封裝，其相鄰引腳的中心距僅為 1. 27mm（ 1/20英寸）。 ? AD584屬于可編程基準(zhǔn)電壓源，它采用 TO 99圓金屬殼封裝，共有 8個(gè)引出端。其輸出電壓可通過編程從l0V,5V,（見表 ），使用更加靈活。除典型輸出電壓之外，它還可以通過外部電阻在 ～ l0V范圍內(nèi)獲得所需基準(zhǔn)電壓值。 表 8. 1. 4 AD584輸出電壓的設(shè)定程序 二、帶隙基準(zhǔn)電壓源的基本原理 ? 零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓源，是人們?cè)陔娮觾x器和精密測(cè)量系統(tǒng)中長期追求的一種基本部件。傳統(tǒng)基準(zhǔn)電壓源是基于晶體管或穩(wěn)壓管的原理而制成的，其電壓溫漂為 mV／ ℃ 級(jí)，電壓溫度系數(shù)高達(dá) 103／ ℃ ～ 104／ ℃ ，根本無法滿足現(xiàn)代電子測(cè)量的需要。隨著帶隙基準(zhǔn)電壓源的問世，才將上述愿望變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。 二、帶隙基準(zhǔn)電壓源的基本原理 ? 20世紀(jì) 70年代初，維德拉 (Widlar)首先提出能帶間隙基準(zhǔn)電壓源的概念，簡(jiǎn)稱帶隙(bandgap)電壓。所謂能帶間隙是指硅半導(dǎo)體材料在熱力學(xué)溫度為零度 (OK)時(shí)的帶隙電壓，其數(shù)值約 1. 205V,用符號(hào) Ugo表示。帶隙基準(zhǔn)電壓源的基本工作原理，就是利用電阻上壓降的正溫漂去補(bǔ)償 EB結(jié)正向壓降的負(fù)溫漂，從而實(shí)現(xiàn)了零溫漂。因?yàn)樗皇褂霉ぷ髟趽舸顟B(tài)下的齊納穩(wěn)壓管，所以其噪聲電壓很低。 二、帶隙基準(zhǔn)電壓源的基本原理 ? 帶隙基準(zhǔn)電壓源的簡(jiǎn)化電路如圖 。 VT1 , VT2是兩只幾何尺寸完全相同的硅管，在集成電路中稱為“鏡像管”。假定 VT1, VT2的共發(fā)射極電流放大系數(shù) ?很高，且忽略基極電流，則 IE = IC 。 二、帶隙基準(zhǔn)電壓源的基本原理 ? 由圖 因 VT1和 VT2構(gòu)成微電流源電路，于是 …… 三、 MC1403型基準(zhǔn)電壓源的應(yīng)用 ? MC1403是美國摩托羅拉公司首先生產(chǎn)出的高準(zhǔn)確度、低溫漂、采用激光修正的帶隙基準(zhǔn)電壓源。國產(chǎn)型號(hào)為561403和 CH1403。 ? 1． MC1403的結(jié)構(gòu)原理 ? MC1403采用 8腳雙列直插式封裝（ DIP8），引腳排列如下圖 （ a）所示。其輸入電壓范圍是 ～ 15V，輸出電壓的允許范圍是 2. 475 ～ 2. 525V，典型值為 2. 500V，電壓溫度系數(shù)可達(dá)10 106／ ℃ 。為便于配 8P插座， MC1403上設(shè)置了 5個(gè)空腳（ NC)。 1． MC1403的結(jié)構(gòu)原理 ? 圖 8. 1. 11 MC1403的引腳排列與簡(jiǎn)化電路 1． MC1403的結(jié)構(gòu)原理 ? MC1403的簡(jiǎn)化電路如圖 （ c）所示。由前述帶隙基準(zhǔn)電壓源的工作原理，對(duì)于 MC1403,其輸出電壓由下式確定： ? 式中， Ugo為硅在 OK時(shí)的帶隙電壓，約 1. 205V。C為比例系數(shù) 。Ael,Ae2分別為 VT1， VT2的發(fā)射極周長，設(shè)計(jì)的 Ae2／ Ael = 8。 ? 只要選擇合適的電阻比 R2 /R1，就能使式 ()中括號(hào)內(nèi)的第二項(xiàng)與第三項(xiàng)之和等于零，從而實(shí)現(xiàn)了零溫漂，即輸出電壓與溫度無關(guān)。此時(shí) ? 實(shí)取 (R3＋ R4）／ R4＝ ，代人式 ()中計(jì)算出 Uo＝ 2. 08 1. 205＝ 2. 5V。 ? MC1403的典型應(yīng)用如圖 。在輸出端接有 IkΩ的精密多圈電位器，用以精確調(diào)整輸出的基準(zhǔn)電壓值。 C是消噪電容，也可省去不用。實(shí)測(cè)MC1403的輸人／輸出特性見表 。由表可知，當(dāng)輸人電壓從 l0V降至 4. 5 V時(shí)，輸出電壓只變化,相對(duì)變化率僅為 ％。 ? 圖 ． 12 MC1403的典型應(yīng)用 表 MC1403的輸入／輸出特性 四、 LM399型精密基準(zhǔn)電壓源的應(yīng)用 ? 在目前生產(chǎn)的基準(zhǔn)電壓源中，以 LM199,LM299和LM399的電壓溫度系數(shù)為最低，性能也最佳。它們均屬于四端器件，可等效于帶恒溫槽的穩(wěn)壓二極管。作為高穩(wěn)定性的精密基準(zhǔn)電壓源，它們可取代普通的齊納穩(wěn)壓管，用于 A/D轉(zhuǎn)換器、精密穩(wěn)壓電源、精密恒流源和電壓比較器中。 1． LM399的結(jié)構(gòu)原理 ? LM399的內(nèi)部電路可分成兩部分：基準(zhǔn)電壓源和恒溫電路。圖 、結(jié)構(gòu)框圖及電路符號(hào)。 2腳分別為基準(zhǔn)電壓源的正、負(fù)極。 4腳之間接 9～ 40V的直流電壓。圖中的 H表示恒溫器。 LM399的同類產(chǎn)品還有 LM199,LM299，均采用 TO46封裝。 LM399的工作溫度范圍是 0～＋70℃ ， LM299和 LM199分別為 25～ +85℃ 、 55～+125℃ 。電壓溫度系數(shù)的典型值為 106／ ℃ ，最大值為 1 106／ ℃ ，只相當(dāng)于普通基準(zhǔn)電壓源的 1/10。其動(dòng)態(tài)阻抗為 ，能在 ～ l 0mA的工作電流范圍內(nèi)保持基準(zhǔn)電壓和溫度系數(shù)不變。噪聲電壓的有效值為 , 25℃ 時(shí)的功耗為 300mW 。 1． LM399的結(jié)構(gòu)原理 ? LM399的基準(zhǔn)電壓實(shí)際上是由次表面穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓 UZ(6. 3V)與硅晶體管的發(fā)射結(jié)壓降 UBF (0. 65V)疊加而成。輸出的基準(zhǔn)電壓為 ? 圖 LM399的結(jié)構(gòu)原理 2. LM399的應(yīng)用技巧 ? 使用 LM399時(shí)應(yīng)注意環(huán)境溫度不得超出。0～＋ 70℃ 范圍，安裝位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離發(fā)熱器件（如變壓器、功率管等）；輸人電壓不能超過 40V,否則會(huì)損壞恒溫器；紋波電壓必須很小；接地線力求短；工作電流 Id不超過 l0mA,否則應(yīng)加限流電阻。 1)典型應(yīng)用 ? LM399的典型應(yīng)用電路如圖 。 R為限流電阻。通常負(fù)載電流 IL171。Id，可忽略不計(jì)，因此， Id≈IR,R值由下式確定： ? 式中的 Ui＝＋ 9～＋ 40 V , UREF＝ 7V, IR=～ ：當(dāng)Ui=20V， IR選 2mA時(shí)，由式計(jì)算出 R=6. 5kΩ。 ? 圖 LM399的典型應(yīng)用電路 1)典型應(yīng)用 ? 欲獲得在 0～ 7V以內(nèi)的非標(biāo)稱值基準(zhǔn)電壓，可在圖 的輸出端并聯(lián)一只 l0kΩ多圈電位器 RP。調(diào)節(jié)滑動(dòng)觸頭的位置，即可獲得 0～ 7V范圍內(nèi)的任意電壓值。例如，在由HI7159型帶微處理器單片 5 1/2位 A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成 51/2位智能數(shù)字電壓表時(shí)，所需要的 1. 00000V基準(zhǔn)電壓，就可由LM399通過分壓后產(chǎn)生。 2)雙電源供電電路 ? LM399也可采用雙電源（如 177。 15V）供電，電路如圖 。 ? 圖 8. 3)串聯(lián)使用 ? 將兩片 LM399串聯(lián)使用，可獲得 14V的基準(zhǔn)電壓，電路如圖 。兩者可共用一只限流電阻，而恒溫器只能并聯(lián)在電路中。 ? 4)提高輸出電壓的方法 ? 利用 F007型運(yùn)算放大器做同相放大后，可獲得其他輸出電壓 Uo值，電路如圖 ，有公式 ? 圖中取 R?＝ 9kΩ,R1＝ 20kΩ,由上式算出 Uo＝ 10UoR?、 R1應(yīng)選用電阻溫度系數(shù)低的金屬膜電阻。 ? 為進(jìn)一步提高 Uo的溫度穩(wěn)定性，還可采用斬波自穩(wěn)零型精密運(yùn)算放大器 ICL7650,來代替普通運(yùn)算放大器 F007（或 181。A741）。 ? 圖 Uo值 五、 TL431型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器 ? TL431是美國德州儀器公司（ Texas Instruments，TI）生產(chǎn)的 ～ 36V可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器。它屬于一種具有電流輸出能力的可調(diào)基準(zhǔn)電壓源。其性能優(yōu)良，價(jià)格低廉，可廣泛用于單片精密開關(guān)電源或精密線性穩(wěn)壓電源中。此外， TL431還能構(gòu)成電壓比較器、電源電壓監(jiān)視器、延時(shí)電路、精密恒流源等。目前在單片精密開關(guān)電源中，常用它構(gòu)成外部誤差放大器，再與光電耦合器一起組成隔離式反饋電路。 ? TL431的同類產(chǎn)品還有低壓可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TLV431A，后者能輸出 ～ 6V的基準(zhǔn)電壓。 1． TL431的性能特點(diǎn) ? （ 1） TL431系列產(chǎn)品包括 TL431C、 TL431AC、 T L431I、T L431AI、 T L431M、 T L43lY，共 6種型號(hào)。它們的內(nèi)部電路完全相同，僅個(gè)別技術(shù)指標(biāo)略有差異。例如，TM31C和 TM31AC的工作溫度范圍是 0～ 70℃ ，而 TL431I為 40～ 85℃ ， TL431M為 55～ 125℃ 。 ? （ 2）它屬于三端可調(diào)式器件，利用兩只外部電阻可設(shè)定～ 36V范圍內(nèi)的任何基準(zhǔn)電壓值。 TL43