陶瓷电压基准如何提高长期漂移性能

电压基准在确保来自测量电压的电子系统的测量值正确方面发挥着重要作用。在测量系统中，模数转换器 （ADC） 将输入电压与参考电压进行比较。然后 ADC 生成一个代码，表示输入信号和该参考电压之间的关系。如果参考电压有误差，则会导致测量数据出现误差。

为特定功能选择正确的电压基准需要考虑一些顶级精度规格：

初始精度，或室温下的精度

和温度系数，或作为温度函数的输出电压变化

考虑到这些参数，你如何选择？假设您需要电压基准在整个温度范围内的总精度为 ±0.2%。在这种情况下，您可能会使用初始精度为 ±0.1% 且温度系数为 ±10ppm/°C 的参考。在 25°C 和 125°C 之间，温度系数可以变化 10ppm/°C x 100°C，或 1000ppm （0.1%）。因此，您可以预期总误差（初始 + 漂移）小于 ±0.2%。

您可能更愿意改善总误差。在这种情况下，您可以选择具有更小初始误差和/或温度系数值的更高精度电压基准。您通常可以感谢更复杂的设计和校准技术来改进规格。

随着准确性的提高，其他误差源变得更加明显。长期漂移 （LTD） 就是这样一种误差源；它在更高性能的系统中尤其重要。LTD 由上电时从给定电压基准的输出电压偏移标记，随时间以选定的时间间隔测量。1数据表通常显示运行 1，000 小时后的典型漂移。LTD 是由许多因素引起的，其中一个主要因素是电路板组装过程中发生的封装应力。暴露在高温下会导致塑料 IC 封装的形状发生轻微变化，这会对电压基准芯片施加压力。在许多小时的过程中，装配应力稳定下来，电压基准的输出发生变化。发生多少变化将取决于电路设计、布局和封装等因素；它通常在 10 ppm 的数量级上。

在显示典型电压基准的 LTD 的图 1中，很明显，在非常高精度的测量系统中，LTD 可能大到足以随着时间的推移影响精度。为了提高系统的初始精度，您可以在组装后立即进行系统校准。但变化仍将在数周甚至数月内发生。

图 1. 塑料参考的 LTD 图。

您还可以应用各种技术来改进校准后的 LTD。在校准之前，你可以在你的板子上烧几个月；但是，这种方法并不是超级实用。您还可以在几个小时内通过一个或两个温度循环运行电路板。这种方法通常有助于更快地解决压力。

也有 IC 制造方面的考虑。例如，电压基准芯片的封装类型提供了比传统塑料封装更稳定的选择。陶瓷封装是一个不错的选择，因为它们的组装后弯曲程度远低于塑料封装。因此，它们可以显着改善 LTD。虽然早期的陶瓷封装往往偏大，但如今更紧凑的陶瓷封装的 3mm x 3mm 尺寸满足了需要小型元件的密集电路板的要求。

使用更好的封装类型可以产生显着的好处。在图 2中，您可以看到与图 1相同的电压基准 IC，但它安装在新的陶瓷封装中。显然，LTD 采用陶瓷封装要好得多。

图 2. 陶瓷参考的 LTD 图。

对于高精度工业和过程控制、精密仪器仪表、高分辨率 ADC 和数模转换器 （DAC） 等应用，MAX6079等低噪声、低漂移电压基准是一个不错的选择。MAX6079 采用小型 8 引脚密封陶瓷封装，随时间、温度和湿度的漂移较低。MAX6279陶瓷分流电压基准是手机、工业过程控制系统和便携式电池供电设备等应用的一个有价值的选择。MAX6279 是一款精密、两端分流模式、带隙基准电压源，具有 1.225V 的固定反向击穿电压，可提供随时间、湿度和温度变化的稳定结果。

总之，对于高性能测量系统，准确和稳定的电压基准是他们的生计。在小尺寸内提高系统性能需要增强 LTD 性能，这可以通过在紧凑的陶瓷封装中安装电压基准来实现。

审核编辑：郭婷