高精度参考电压发生器LT1019

    摘要：LT1019是美国德州仪器（TI）公司推出的一种高精度参考电压发生器。它精度高、温度漂移小，最小输入/输出电压差小于1V，具有2.5V、4.5V，5V和10V四种输出电压；可完全替代目前大多数带隙参考电压发生器，可为A/D、D/A高精度调节器、压频转换器等提供精度的参考电压、文中介绍了LT1019的特点、参数和应用。

    关键词：参考电压 带隙 发生器 LT1019

1 概述

LT1019是利用薄膜技术和改进的曲线校正技术开发的第三代带隙高精度参考电压发生器。它的参考电压和输出电压均采用干胶片封修正技术，因此输出电压精度高、偏差小、温度系数小。LT1019的电流上下浮动可达10mA，它即可应用于串联模式电路也可应用于并联模式电路，不需添加其它额外器件便可直接用于正负输出电压的电路中。在串联模式电路中，它的最小输入/输出电压差小于1V，所以在低线性条件下偏差较小。

LT1019按其所提供的电压值可分为2.5V，4.5V，5V和10V四种。可完全替代目前大多数带隙参考电压发生器，包括AD580，AD581，REF-01，REF-02，MC1400，MC1404和LM168等。

LT1019在超低温度漂移条件下使用时（<2ppm/℃），可以通过一个外部和大器来驱动LT1019的一个内部电阻而使其工作于加热条件下。并可通过设置芯片的最小能耗来调节芯片温度。

LT1019有如下特性：

●可提供2.5V、4.5、5V和10V四种电压；

●可完全替代现有的参考电压发生器；

●超低温度漂移的典型值为3ppm/℃；

●带有曲线修正功能；

●可串联或并联操作；

●线性范围宽达0.5ppm/V；

●输出阻抗低，约为0.02Ω；

●输出电压偏差小于0.05%；

●温度漂移低于2ppm/℃时可工作于加热条件下；

●具有100%噪声检测功能；

●带有温度输出。

LT1019有三种封装形式：8脚TO-5金属外壳封装、8脚塑料DIP封装和8脚塑料SOIC封装。图1为8脚DIP和SOIC封装的引脚排列。

2 最大参数和内部结构

LT1019参考电压发生器的极限参数如下：

输入电压：40V。

输出电压：

LT1019-5和LT1019-10为16V；

LT1019-2.5V和LT1019-4.5为7V。

输出端短路持续时间：

Vin<20V时，不定；

20V

Trim脚电压：±30V。

Temp脚电压：5V。

Heater脚电压：连续为18V；间断（30秒）为32V。

存储温度范围：-65℃～+150℃。

焊接温度（10秒）：300℃。

LT1019的内部结构原理图如图2所示。

3 应用说明

3.1 线性调整和负载调整

LT1019具有很好的线性调整特性，10V的输入电压变化所引起的输出电压的变化小于5ppm。同时，LT1019也有很好的负载调整特性，负载电流变化5mA所引起的输出电压的变化仅为100μV。需要说明的是：以上数据是用低负载加路测得的。在实际应用中，由输入电压变化和负载电流变化所引起的芯片发热对输出电压的影响却不能忽略。

在单一回路中，热影响的来源主要有两个：一个是由于芯片的功率损耗而引起的芯片的温度梯度，称为梯度影响。实际上即使该芯片总的温度系数为零，芯片的温度梯度也会导致输出电压的变化。和现有的参考电压发生器不同，LT1019一般都注明了由于芯片温度梯度所造成的热影响，其典型值约为0.5ppm/mW。为了估计对输出电压的影响，可通过在芯片上的功率损耗与该数值的简单乘积来估计。

温度梯度的影响虽然很小，但是在某些应用中却必须考虑，尤其是在输入电压和负载电流很大的电路中。第二个热影响的来源是由电路中总的芯片温度变化所造成的。LT1019芯片的温度变化量等于功率损耗乘以IC封装的热阻。输出参考电压的变化量等于温度变化乘以芯片的温度漂移系数。

芯片发热而导致的输出电压变化比电路电气影响导致的输出电压的变化要大得多。在某些应用中，有时功率损耗不恒定，这时可以通过一个小的接线柱散热器来降低总的芯片变化以达到改善热影响的目的。如果器件工作于加热条件下，则必须考虑总器件的功率损耗。

应该注意：在加热条件下，LT1019的输出电压变化的74%是由于负载电流与输出/输出电压之差的乘积造成的。这说明在某些应用中应尽量减小这两个参数的值。对于大负载来讲，在加热条件下可通过增加散热器来减小输出电压的变化。

LT1019的线性调整率还受输出阻抗的影响。如果输出短路，那么全部输入电压将加在R1上，因此R1应有足够高的额定功率。

3.2 输出修正

LT1019输出电压的修正是由接在输出端和地之间的电位计业完成的，其中电位计的滑动臂接于Trim管脚。由于LT1019与现有的多种参考电压发生器兼容，因此TRIM脚的电压范围很宽，LT1019-2.5为-6%～+6%，LT1019-5为-13%～+5%，LT1019-10为-27%～+5%，这使得输出电压的精确修正相当困难。减小TRIM脚电压范围的一个方法是在电位器的两端分别串联一个电阻，该方法的缺点是不利于在固定电阻和电位器之间进行自动调整。第二个方案是在电位器的滑动臂上串接一个电阻，由于串接电阻和内部薄膜电阻应在TCs上匹配，所以该串接电阻将使TL1019的修正范围变小。内部薄膜电阻的输出电压温度系数高达500ppm/℃，该数值被转化成输出电压的变化将导致5ppm/℃的输出电压温度漂移。LT1019输出电压的变化最大为0.2%，所以，第二种方法只有在输出电压只是被简单的修正到额定值时才是可行的。LT1019的输出电压温度系数最大为1ppm/℃。

3.3 TENO管脚

与其它几种带隙参考电压发生器相同，LT1019也有一个TEMP脚。该脚的电压与绝对温度的关系为2.1mV/°K，因此室温下该脚的电压为620mV。由于以往的带隙参考电压发生器的TEMP脚是参考磁心的积分部分，所以对TEMP脚上的任何负载均很敏感。而LT1019是在一个特殊位置插入磁心的，故对参考电压影响很小。这使得LT1019的TEMP脚的负载与输出电压的关系小于0.5%μA，因而其精度比以往的发生器也要高出10倍左右。

3.4 输出旁路

LT1019对宽范围的负载电流和输出电容均很稳定。4.5V、5V和10V的LT1019参考电压发生器对电容和负载的任意组合均不振荡，对于2.5V输出的TL1019发生器，当灌电流在1mA和6mA之间时，如负载电容在400pF和2μF之间，则LT1019有可能会发生振荡（见图3）。

如果输出旁路的是减小高频输出阻抗，那么在电容的EPS（有效串联电阻）较低，且输出电容在500pF和1μF之间时，应减小环路相位余量，以使输出随瞬态负载变化。可在电路中增加一个电阻来提高EPS以获得最佳的瞬态负载响应。如果需要在负载电流变化时使直流电压误差不随之调节，则可采用图3（a）所示电路；如果希望负载电压具有绝对最小波峰摆动，则可选用用图3（b）所示电路。对于最佳的瞬态响应，输出可加载大于1mA的直流电流。

4 应用电路

LT1019可为很多电路提供高精度的参考电压，包括：A/D和D/A转换器、精确调节器、稳定电流源、V/F转换器、桥路激发电路等。

图4给出了LT1019-5在超线性应力线规中的应用电路。设计时应尽量减小参考电压发生器和放大器的负载；若R6=R3，则R2和R4不加载于桥路上，此时放大器工作于差动状态，因而，A1、Vos和漂移就显得不重要了。