軟件可編程電壓基準

由于多種原因，設計師們經常發現，他們的創新需要更多的電源電壓。例如，一個由2.5 V電源供電的系統突然需要高精度的 -1.4V基準，用于信號電平移位電路，并需要2.1V基準來驅動ADC。相應選擇包括添加一對運算放大器和電阻器來使系統的電信號電平移位并緩沖，或添加幾個DAC。運算放大器電路缺乏可編程能力來適應設計變化，并且，雖然DAC提供可編程能力，但它們的設定是易失性的，并且輸出一般是單極性的，并缺乏驅動能力。
　　圖1中的電路提供了一種簡單方式來產生附加的基準電壓，并提供了幾個額外好處。它能夠在軟件控制下輕松產生正或負緩沖基準。它的輸出緩沖器汲取并獲得高達10mA的電流。可以讀取并調節編程電壓。片上存儲器在斷電后能保存基準電壓，并且如果內部器件故障意外地導致編程電壓變化，那么奇偶校驗位會指出故障。
　　可編程的電壓基準包含了IC₁，它是模擬器件公司的 AD8555 高精度自動歸零儀表放大器，包含一塊8比特DAC作為偏移調節電路的一部分。在發生偏離其預定作用的變化時，這種單調 DAC 產生輸出電壓，擺動范圍是V_SS（輸入代碼 0）至 V_DD-1 LSB（輸入代碼 255）。DAC的8比特分辨率提供的電壓步長是V_DD和V_SS 之間差的0.39%，例如5 V電源和19.5 mV步長。輸出電壓 (V_DAC) 下，溫度系數低于 15 ppm/℃。
　　以下方程描述了DAC的內部基準電壓V_DAC的近似值：

　　接著的方程可求出電路的輸出電壓 V_OUT：V_OUT=GAIN(V_POS-V_NEG)+V_DAC，其中GAIN代表電路對于差分輸入的默認內部增益，大小為70。兩個輸入都接地，因此第一項接近0V或最大 10mV（由于輸入放大器誤差），而電路的輸出電壓V_OUT等于V_DAC。
　　在您對內部寄存器進行永久編程之前，它們能改變輸出電壓，并探究作為固定電壓基準和可再編程8 比特 DAC 的電路行為。為了編程輸出電壓，可根據第一個方程和器件數據表的說明來加上合適模式。在驗證之后，通過燒斷器件內部的多晶硅保險絲電阻，就能永久設定輸出電壓。如圖 2 所示，對于給定的輸出電壓電平，器件的絕對誤差在-40℃ ~ +140℃溫度范圍內低于0.4%。

圖 1 ， 可編程儀表放大器僅占用 8 引線小型 LFCSP 封裝大小，可兼作最后時刻的可調電壓雙極基準源。

圖 2， 基準電路的輸出電壓誤差在 -40℃ 和 5 V 電源供電時達到最大――0.4%。