電壓基準(zhǔn)及時(shí)間基準(zhǔn)

1、01電壓基準(zhǔn)及時(shí)間基準(zhǔn)所有模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)都需要一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)，通常為電壓基準(zhǔn)。ADC的數(shù)字輸出表示模擬輸入相對(duì)于它的基準(zhǔn)的比率；DAC的數(shù)字輸入表示模擬輸出相對(duì)它的基準(zhǔn)的比率。有些轉(zhuǎn)換器有內(nèi)部基準(zhǔn)，有一些轉(zhuǎn)換器需要外部基準(zhǔn)。不管怎樣所有轉(zhuǎn)換器都必須有一個(gè)電壓(或電流)基準(zhǔn)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的最早應(yīng)用是用于緩慢變化信號(hào)的直流測(cè)量。在這種情況下，測(cè)量的精確定時(shí)并不重要。當(dāng)今大多數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器是應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)

2、中必須處理大量等間隔的模擬采樣值，而且頻譜信息與幅度信息同樣重要，這里涉及到的采樣頻率或時(shí)間基準(zhǔn)(采樣時(shí)鐘或重建時(shí)鐘)與電壓基準(zhǔn)一樣重要。電壓基準(zhǔn)問(wèn)：一個(gè)電壓基準(zhǔn)怎樣才算好答：電壓基準(zhǔn)與系統(tǒng)有關(guān)。在要求絕對(duì)測(cè)量的應(yīng)用場(chǎng)合，其準(zhǔn)確度受使用基準(zhǔn)值的準(zhǔn)確度的限制。但是在許多系統(tǒng)中穩(wěn)定性和重復(fù)性比絕對(duì)精度更重要；而在有些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中電壓基準(zhǔn)的長(zhǎng)期準(zhǔn)確度幾乎完全不重要，但是如果從有噪聲的系統(tǒng)電源中派生基準(zhǔn)就會(huì)引起誤差。單片隱埋齊納基準(zhǔn)(如AD5

3、88和AD688)在10V時(shí)具有1mV初始準(zhǔn)確度(001%或100ppm)，溫度系數(shù)為15ppmC。這種基準(zhǔn)用于未調(diào)整的12位系統(tǒng)中有足夠的準(zhǔn)確度(1LSB=244ppm)，但還不能用于14或16位系統(tǒng)。如果初始誤差調(diào)整到零，在限定的溫度范圍內(nèi)可用于14位和16位系統(tǒng)(AD588或AD688限定40℃溫度變化范圍，1LSB=61ppm)。對(duì)于要求更高的絕對(duì)精度，基準(zhǔn)的溫度需要用一個(gè)恒溫箱來(lái)穩(wěn)定，并對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)。在許多系統(tǒng)中，12位絕

4、對(duì)精度是不需要這樣做的，只有高于12位分辨率才可能需要。對(duì)于準(zhǔn)確度較低(價(jià)格也會(huì)降低)的應(yīng)用，可以使用帶隙基準(zhǔn)。問(wèn)：這里提到的“隱埋齊納”和“帶隙”基準(zhǔn)是什么意思答：這是兩種最常見(jiàn)的用于集成電路中的精密基準(zhǔn)?！半[埋”或表層下齊納管比較穩(wěn)定和精確。它是由一個(gè)具有反向擊穿電壓修正值的二極管組成，這個(gè)二極管埋在集成電路芯片的表層下面，再用保護(hù)擴(kuò)散層覆蓋以免在表面下?lián)舸?，?jiàn)圖11。圖11表層齊納二極管與隱埋齊納二極管結(jié)構(gòu)圖硅芯片表面和芯片內(nèi)

5、部相比有較多的雜質(zhì)、機(jī)械應(yīng)力和晶格錯(cuò)位。這是產(chǎn)生噪聲和長(zhǎng)期不穩(wěn)定性的原因之一，所以隱埋式齊納二極管比表層式齊納二極管的噪聲小，而且穩(wěn)定得多，因此它被優(yōu)先采用于芯片基準(zhǔn)源上作為精密的集成電路器件。AD588有三個(gè)放大器用來(lái)提供開(kāi)爾文接法。放大器A2專(zhuān)門(mén)用來(lái)接地強(qiáng)制檢測(cè)，而獨(dú)立的放大器A3和A4可任意選用作為其它的強(qiáng)制檢測(cè)接法的核心器件。圖13AD588功能框圖圖14開(kāi)爾文接法的優(yōu)點(diǎn)問(wèn)：“流到錯(cuò)誤方向”是什么意思答：考慮一個(gè)工作電源電壓

6、為10V、輸出為5V的基準(zhǔn)。假如它的5V輸出端是通過(guò)一個(gè)接地的電阻器取出的，那么電流將從基準(zhǔn)端流出。假如電阻器不接到電源的10V端，那么電流將流入基準(zhǔn)端。大多數(shù)基準(zhǔn)允許電流流入或流出。但是有些基準(zhǔn)只允許提供電流而不吸收電流或者吸收能力比流出能力小得多。這樣的器件，利用產(chǎn)品說(shuō)明中規(guī)定的輸出電流方式可以識(shí)別，對(duì)于有相當(dāng)大的凈電流必須流入基準(zhǔn)端的應(yīng)用場(chǎng)合，就不能使用這種器件。一個(gè)常見(jiàn)的例子是用一個(gè)正基準(zhǔn)改為負(fù)基準(zhǔn)(見(jiàn)圖15)。問(wèn)：為什么不去