電壓參考對于確保任何測量應用的準確性至關重要。對于采用能量收集技術的傳感器應用，工程師需要管理非常緊湊的功率預算，超低功耗電壓基準可提供所需的精度，同時消耗極少的電流。使用ADI公司，Intersil公司，凌力爾特公司，Maxim Integrated公司，德州儀器公司和Touchstone半導體公司等制造商提供的可用器件，工程師可滿足精確低功耗電壓基準的需求。

用于監控實際特性，精度的應用取決于對已知電壓參考執行測量的能力。在傳感器系統中，穩定的參考電壓對于ADC的精確數據轉換至關重要，或者對于需要仔細控制優化鋰離子電池操作所需電壓的能量存儲設計至關重要。設計人員可將凌力爾特公司的LTC6802鋰離子電池監測器與Linear LT1461電壓基準結合使用，以提供高精度的鋰離子電池充電管理（圖1）。

圖1：電壓參考文獻提供了應用所需的高精度，例如那些取決于鋰離子儲能所需的精確充電管理的應用（由Linear Technology提供）。

電壓基準旨在提供具有高精度和穩定性的已知輸出電壓。當然，由于制造和環境條件，任何真實設備都會受到理想的變化。制造商的數據表為工程師提供關鍵器件特性的規范，旨在傳達由于內在和外在因素引起的輸出電壓誤差。

性能特征

在電壓參考性能規范中，一些最重要的包括初始精度，溫度漂移，長 - 長期穩定性，熱滯后，噪聲，線路和負載調節，以及一般工作特性，如電源電流和電壓范圍。精密電壓基準如下所述具有單位數mV初始精度，低兩位數的溫度系數（ppm/°C）和μV噪聲電平。

電壓基準IC可用于多種性能選項，但它們的基本特征來自它們作為分流參考或系列參考的基本拓撲（圖2）。

圖2：分流參考（a）通常是類似齊納的雙端器件運行中的二極管，而串聯參考（b）通常是三端器件，更接近低壓差（LDO）穩壓器（德州儀器公司提供）。

分流器件是雙端器件，具有簡單的優點在廣泛的操作條件下設計和良好的穩定性。雖然它們在操作中類似于齊納二極管，但它們通常可用作掩埋齊納二極管或帶隙器件。分流參考使用外部電阻設置電流，允許它們在高電源電壓下使用，并在設計中配置為負電壓或浮動參考。另一方面，這些器件將未使用的電流分流到地，導致低負載條件下的能量浪費。

系列參考

相比之下，串聯基準電壓的功耗僅限于負載電流和它們自身的靜態電流需求，使其成為功率預算緊張的能量收集應用的理想選擇。具有超低功耗要求的串聯電壓基準在整體系統穩定性方面提供了進一步的優勢。通常，電壓基準需要顯著的導通時間，以使輸出電壓穩定在所需的參考電平。在靜態電流足夠低的情況下工作的器件允許工程師不斷為其供電，確保傳感器應用的最高精度和最小延遲。穩定的常開電壓基準可消除數據轉換，電池監測或其他關鍵測量應用中死區時間的可能性，因為在需要限制能量的應用中，可能需要關閉更耗電的電壓基準IC以節省功耗。

工程師可以在器件系列中找到具有幾十μA靜態電流的電壓基準，包括ADI公司的ADR291/ADR292，Intersil ISL60002，Linear Technology LT6656，Maxim Integrated Products MAX6018，Texas Instruments REF3312AIDCKT和Touchstone Semiconductor TS6001。

Analog的ADR291/2器件具有低至12μA的靜態電流，初始精度可用于不同的器件等級，包括ADR291的±2 mV，±3 mV和±6 mV或±3 mV，±4 mV和±6 ADR292的最大mV。

凌力爾特公司的LT6656精密電壓基準的初始精度為0.05％。與此同時，該公司指出，與同類產品中的所有設備一樣，單個部件將顯示平均值的正常變化，要求工程師考慮高精度應用的各個部件差異（圖3）。

圖3：由于制造和物理變化，各個電壓基準IC的性能特性將偏離理想的數據表規范（由Linear Technology提供）。

與此類別中的其他串聯型器件一樣， Maxim Integrated Products MAX6018系列具有幾乎與電源電壓無關的電源電流，電源電壓僅為0.1μA/V變化。 Maxim提供采用纖巧SOT23-3封裝的MAX6018，旨在滿足緊湊型設計的要求。

同樣，德州儀器也提供采用SOC23-3和SC70-3封裝的REF33xx系列。與同類產品中的許多其他器件一樣，REF33xx系列可以在非常接近輸出參考電平的電源電壓下工作。在正常負載條件下，工程師可以在高于指定輸出電壓180 mV的電源電壓下操作REF33xx，但REF3312除外，其最小電源電壓為1.8 V.

低溫漂移對于獲得一致的結果非常重要改變熱條件，此類設備通常具有低漂移特性。 Touchstone半導體TS6001結合了27μA電流要求和低于0.08％的初始輸出電壓精度，低輸出電壓溫度系數為7 ppm/°C，在各個部件上保持大致均勻（圖4）。 img src = 3》

圖4：精密電壓基準IC具有低溫漂移，在不同單元之間保持很大的一致性（由Touchstone半導體公司提供）。

具有μA級靜態電流的器件，如上所述，領先的性能特性，工程師可以找到具有更低電流要求的部件。 Intersil ISL60002采用專有的浮動門模擬技術，可實現低至350 nA的靜態電流。憑借其超低電流要求，ISL60002為工程師提供了使設備保持通電以進行連續操作的選項。另一方面，ISL60002的極低電源電流導致內部電路偏置所需的導通時間更長，這表明在將電壓基準器件特性與應用性能要求相匹配時常見的折衷方案。

除了基本的參考功能外，工程師還可以找到先進的串聯型電壓基準，集成超出精密電壓輸出的附加功能。凌力爾特公司的LT6700將其電壓基準電路與兩個帶滯后的片上比較器結合在一起，采用6引腳SOT-23或小型DFN封裝。 LT6700的工作電流僅為6.5μA，工程師可以使用開集電路比較器輸出輕松地將電壓監控建立在低功耗應用中。

結論

精密電壓基準對于許多能量收集應用中的精確測量功能至關重要。串聯型電壓基準IC提供穩定工作和極低電流消耗的組合，以確保這些設計的精度。使用可用的電壓參考設備，工程師可以確保從傳感器系統到關鍵鋰離子電池電壓監測電路等應用所需的精確測量。