高精度參考電壓發生器LT1019

摘要：LT1019是美國德州儀器（TI）公司推出的一種高精度參考電壓發生器。它精度高、溫度漂移小，最小輸入/輸出電壓差小于1V，具有2.5V、4.5V，5V和10V四種輸出電壓；可完全替代目前大多數帶隙參考電壓發生器，可為A/D、D/A高精度調節器、壓頻轉換器等提供精度的參考電壓、文中介紹了LT1019的特點、參數和應用。

關鍵詞：參考電壓 帶隙 發生器 LT1019

1 概述

LT1019是利用薄膜技術和改進的曲線校正技術開發的第三代帶隙高精度參考電壓發生器。它的參考電壓和輸出電壓均采用干膠片封修正技術，因此輸出電壓精度高、偏差小、溫度系數小。LT1019的電流上下浮動可達10mA，它即可應用于串聯模式電路也可應用于并聯模式電路，不需添加其它額外器件便可直接用于正負輸出電壓的電路中。在串聯模式電路中，它的最小輸入/輸出電壓差小于1V，所以在低線性條件下偏差較小。

LT1019按其所提供的電壓值可分為2.5V，4.5V，5V和10V四種。可完全替代目前大多數帶隙參考電壓發生器，包括AD580，AD581，REF-01，REF-02，MC1400，MC1404和LM168等。

LT1019在超低溫度漂移條件下使用時（2ppm/℃），可以通過一個外部和大器來驅動LT1019的一個內部電阻而使其工作于加熱條件下。并可通過設置芯片的最小能耗來調節芯片溫度。

LT1019有如下特性：

●可提供2.5V、4.5、5V和10V四種電壓；

●可完全替代現有的參考電壓發生器；

●超低溫度漂移的典型值為3ppm/℃；

●帶有曲線修正功能；

●可串聯或并聯操作；

●線性范圍寬達0.5ppm/V；

●輸出阻抗低，約為0.02Ω；

●輸出電壓偏差小于0.05%；

●溫度漂移低于2ppm/℃時可工作于加熱條件下；

●具有100%噪聲檢測功能；

●帶有溫度輸出。

LT1019有三種封裝形式：8腳TO-5金屬外殼封裝、8腳塑料DIP封裝和8腳塑料SOIC封裝。圖1為8腳DIP和SOIC封裝的引腳排列。

2 最大參數和內部結構

LT1019參考電壓發生器的極限參數如下：

輸入電壓：40V。

輸出電壓：

LT1019-5和LT1019-10為16V；

LT1019-2.5V和LT1019-4.5為7V。

輸出端短路持續時間：

Vin20V時，不定；

20VVin35V時，10秒。

Trim腳電壓：±30V。

Temp腳電壓：5V。

Heater腳電壓：連續為18V；間斷（30秒）為32V。

存儲溫度范圍：-65℃～+150℃。

焊接溫度（10秒）：300℃。

LT1019的內部結構原理圖如圖2所示。

3 應用說明

3.1 線性調整和負載調整

LT1019具有很好的線性調整特性，10V的輸入電壓變化所引起的輸出電壓的變化小于5ppm。同時，LT1019也有很好的負載調整特性，負載電流變化5mA所引起的輸出電壓的變化僅為100μV。需要說明的是：以上數據是用低負載加路測得的。在實際應用中，由輸入電壓變化和負載電流變化所引起的芯片發熱對輸出電壓的影響卻不能忽略。

在單一回路中，熱影響的來源主要有兩個：一個是由于芯片的功率損耗而引起的芯片的溫度梯度，稱為梯度影響。實際上即使該芯片總的溫度系數為零，芯片的溫度梯度也會導致輸出電壓的變化。和現有的參考電壓發生器不同，LT1019一般都注明了由于芯片溫度梯度所造成的熱影響，其典型值約為0.5ppm/mW。為了估計對輸出電壓的影響，可通過在芯片上的功率損耗與該數值的簡單乘積來估計。

溫度梯度的影響雖然很小，但是在某些應用中卻必須考慮，尤其是在輸入電壓和負載電流很大的電路中。第二個熱影響的來源是由電路中總的芯片溫度變化所造成的。LT1019芯片的溫度變化量等于功率損耗乘以IC封裝的熱阻。輸出參考電壓的變化量等于溫度變化乘以芯片的溫度漂移系數。

芯片發熱而導致的輸出電壓變化比電路電氣影響導致的輸出電壓的變化要大得多。在某些應用中，有時功率損耗不恒定，這時可以通過一個小的接線柱散熱器來降低總的芯片變化以達到改善熱影響的目的。如果器件工作于加熱條件下，則必須考慮總器件的功率損耗。

應該注意：在加熱條件下，LT1019的輸出電壓變化的74%是由于負載電流與輸出/輸出電壓之差的乘積造成的。這說明在某些應用中應盡量減小這兩個參數的值。對于大負載來講，在加熱條件下可通過增加散熱器來減小輸出電壓的變化。

LT1019的線性調整率還受輸出阻抗的影響。如果輸出短路，那么全部輸入電壓將加在R1上，因此R1應有足夠高的額定功率。

3.2 輸出修正

LT1019輸出電壓的修正是由接在輸出端和地之間的電位計業完成的，其中電位計的滑動臂接于Trim管腳。由于LT1019與現有的多種參考電壓發生器兼容，因此TRIM腳的電壓范圍很寬，LT1019-2.5為-6%～+6%，LT1019-5為-13%～+5%，LT1019-10為-27%～+5%，這使得輸出電壓的精確修正相當困難。減小TRIM腳電壓范圍的一個方法是在電位器的兩端分別串聯一個電阻，該方法的缺點是不利于在固定電阻和電位器之間進行自動調整。第二個方案是在電位器的滑動臂上串接一個電阻，由于串接電阻和內部薄膜電阻應在TCs上匹配，所以該串接電阻將使TL1019的修正范圍變小。內部薄膜電阻的輸出電壓溫度系數高達500ppm/℃，該數值被轉化成輸出電壓的變化將導致5ppm/℃的輸出電壓溫度漂移。LT1019輸出電壓的變化最大為0.2%，所以，第二種方法只有在輸出電壓只是被簡單的修正到額定值時才是可行的。LT1019的輸出電壓溫度系數最大為1ppm/℃。

3.3 TENO管腳

與其它幾種帶隙參考電壓發生器相同，LT1019也有一個TEMP腳。該腳的電壓與絕對溫度的關系為2.1mV/°K，因此室溫下該腳的電壓為620mV。由于以往的帶隙參考電壓發生器的TEMP腳是參考磁心的積分部分，所以對TEMP腳上的任何負載均很敏感。而LT1019是在一個特殊位置插入磁心的，故對參考電壓影響很小。這使得LT1019的TEMP腳的負載與輸出電壓的關系小于0.5%μA，因而其精度比以往的發生器也要高出10倍左右。

3.4 輸出旁路

LT1019對寬范圍的負載電流和輸出電容均很穩定。4.5V、5V和10V的LT1019參考電壓發生器對電容和負載的任意組合均不振蕩，對于2.5V輸出的TL1019發生器，當灌電流在1mA和6mA之間時，如負載電容在400pF和2μF之間，則LT1019有可能會發生振蕩（見圖3）。

如果輸出旁路的是減小高頻輸出阻抗，那么在電容的EPS（有效串聯電阻）較低，且輸出電容在500pF和1μF之間時，應減小環路相位余量，以使輸出隨瞬態負載變化。可在電路中增加一個電阻來提高EPS以獲得最佳的瞬態負載響應。如果需要在負載電流變化時使直流電壓誤差不隨之調節，則可采用圖3（a）所示電路；如果希望負載電壓具有絕對最小波峰擺動，則可選用用圖3（b）所示電路。對于最佳的瞬態響應，輸出可加載大于1mA的直流電流。

4 應用電路

LT1019可為很多電路提供高精度的參考電壓，包括：A/D和D/A轉換器、精確調節器、穩定電流源、V/F轉換器、橋路激發電路等。

圖4給出了LT1019-5在超線性應力線規中的應用電路。設計時應盡量減小參考電壓發生器和放大器的負載；若R6=R3，則R2和R4不加載于橋路上，此時放大器工作于差動狀態，因而，A1、Vos和漂移就顯得不重要了。