德州儀器REF70：高精度電壓基準(zhǔn)的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高精度電壓基準(zhǔn)對(duì)于確保系統(tǒng)性能至關(guān)重要。德州儀器（Texas Instruments）的REF70系列高精度串聯(lián)電壓基準(zhǔn)，憑借其出色的性能和廣泛的應(yīng)用范圍，成為眾多工程師的首選。今天，我們就來(lái)深入了解一下REF70系列的特點(diǎn)、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：ref70.pdf

一、REF70的卓越特性

1. 低噪聲性能

REF70具有極低的噪聲水平，在0.1 Hz至10 Hz頻段，1/f噪聲低至0.23 ppm???；在10 Hz至1 kHz頻段，輸出電壓噪聲為0.35 ppm???。這種低噪聲特性使得REF70非常適合高精度測(cè)量應(yīng)用，能夠有效減少噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2. 低溫度漂移系數(shù)

REF70的最大溫度漂移系數(shù)僅為2 ppm/°C（-40°C至125°C），這意味著在較寬的溫度范圍內(nèi)，輸出電壓的變化非常小。這種穩(wěn)定性對(duì)于需要在不同環(huán)境溫度下保持高精度的應(yīng)用尤為重要，如工業(yè)儀表、半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備等。

3. 高準(zhǔn)確性

REF70的輸出電壓準(zhǔn)確性高達(dá)±0.025%，能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供精確的電壓參考。這種高準(zhǔn)確性使得REF70能夠滿足各種高精度應(yīng)用的需求，確保系統(tǒng)的性能穩(wěn)定可靠。

4. 其他特性

• 防潮陶瓷封裝：REF70采用防潮的密封陶瓷封裝（LCCC），具有良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，1000小時(shí)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性可達(dá)35 ppm。
• 低 dropout電壓：dropout電壓低至400 mV，能夠在較低的輸入電壓下工作，提高了電源的效率。
• 寬輸入電壓范圍：輸入電壓最高可達(dá)18 V，輸出電流為±10 mA，提供多種電壓選項(xiàng)（1.25 V、2.5 V、3 V、3.3 V、4.096 V、5 V），適用于各種不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
• 超靈活解決方案：REF70與1 μF至100 μF的低ESR輸出電容穩(wěn)定配合，具有高PSRR（1 kHz時(shí)為107 dB），工作溫度范圍為-40°C至+125°C，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的工作環(huán)境。

二、REF70的應(yīng)用領(lǐng)域

REF70的卓越性能使其在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，以下是一些典型的應(yīng)用場(chǎng)景：

1. 半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備

在半導(dǎo)體測(cè)試過(guò)程中，需要精確的電壓基準(zhǔn)來(lái)確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。REF70的低噪聲、高準(zhǔn)確性和低溫度漂移特性，能夠?yàn)榘雽?dǎo)體測(cè)試設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電壓參考，提高測(cè)試的精度和可靠性。

2. 精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)電壓基準(zhǔn)的要求非常高，REF70的低噪聲和高準(zhǔn)確性能夠滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)高精度測(cè)量的需求，確保采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

3. 精密稱重秤

在精密稱重秤中，REF70的穩(wěn)定輸出電壓能夠?yàn)榉Q重傳感器提供精確的參考電壓，提高稱重的精度和穩(wěn)定性。

4. 醫(yī)療設(shè)備

如超聲掃描儀、X射線系統(tǒng)等醫(yī)療設(shè)備，對(duì)噪聲和穩(wěn)定性要求極高。REF70的低噪聲和高穩(wěn)定性能夠滿足醫(yī)療設(shè)備對(duì)高精度測(cè)量的需求，確保醫(yī)療設(shè)備的性能和安全性。

5. 工業(yè)儀表和PLC模擬I/O模塊

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，REF70能夠?yàn)楣I(yè)儀表和PLC模擬I/O模塊提供穩(wěn)定的電壓參考，確保工業(yè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

6. 現(xiàn)場(chǎng)變送器和電源監(jiān)測(cè)

REF70的寬輸入電壓范圍和低dropout電壓特性，使其適用于現(xiàn)場(chǎng)變送器和電源監(jiān)測(cè)等應(yīng)用，能夠在不同的電源條件下提供穩(wěn)定的電壓輸出。

三、REF70的詳細(xì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 引腳配置和功能

REF70有LCCC和VSSOP兩種封裝選項(xiàng)，不同封裝的引腳配置略有不同。主要引腳包括EN（使能控制）、VIN（輸入電源）、GND（接地）、OUTS（參考電壓輸出感應(yīng)連接）和OUTF（參考電壓輸出強(qiáng)制連接）。通過(guò)合理連接這些引腳，可以實(shí)現(xiàn)REF70的正常工作。

2. 電氣特性

REF70的電氣特性包括輸出電壓準(zhǔn)確性、溫度系數(shù)、線路和負(fù)載調(diào)節(jié)、噪聲、熱滯和長(zhǎng)期穩(wěn)定性等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，選擇合適的REF70型號(hào)，并確保滿足相應(yīng)的電氣特性要求。

3. 典型特性

REF70的典型特性包括輸出電壓與溫度的關(guān)系、溫度漂移分布、線路和負(fù)載調(diào)節(jié)與溫度的關(guān)系、噪聲性能、電源抑制比等。通過(guò)了解這些典型特性，可以更好地設(shè)計(jì)和優(yōu)化REF70的應(yīng)用電路。

4. 參數(shù)測(cè)量信息

在使用REF70時(shí)，需要了解一些參數(shù)測(cè)量信息，如焊接熱漂移、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、熱滯、噪聲性能、溫度漂移和功率耗散等。這些信息對(duì)于確保REF70的性能和可靠性至關(guān)重要。

5. 應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)

（1）基本電壓參考連接

在基本電壓參考連接中，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇合適的輸入和輸出電容，以提高瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。同時(shí)，為了減少I(mǎi)R電壓降，提高輸出電壓的準(zhǔn)確性，可以采用力和感測(cè)連接（Kelvin傳感連接）。

（2）DAC力和感測(cè)參考驅(qū)動(dòng)電路

對(duì)于某些需要外部電壓參考的DAC，REF70可以與DAC配合使用，提供精確的電壓參考。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)DAC的要求選擇合適的參考運(yùn)算放大器，并注意REF70的開(kāi)啟時(shí)間與輸出電容的關(guān)系。

6. 電源供應(yīng)建議

REF70具有低dropout電壓特性，可以在僅高于輸出電壓50 mV的電源下工作。為了提高電源的穩(wěn)定性，建議使用0.1 μF至10 μF的電源旁路電容。在啟動(dòng)過(guò)程中，由于輸出電容的存在，REF70可能會(huì)出現(xiàn)瞬間高輸入電流，需要注意電源的設(shè)計(jì)。

7. 布局要點(diǎn)

在PCB布局時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

• 在REF70的VIN引腳連接低ESR的0.1 μF陶瓷旁路電容，以減少電源噪聲。
• 在OUTF引腳連接1 μF至100 μF的低ESR電容，以提高穩(wěn)定性和濾波效果。
• 對(duì)系統(tǒng)中的其他有源設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜ヱ钐幚?，以減少電磁干擾。
• 使用實(shí)心接地平面，有助于散熱和減少電磁干擾。
• 將外部組件盡可能靠近REF70放置，以減少寄生誤差。
• 避免敏感的模擬走線與數(shù)字走線平行，盡量減少數(shù)字和模擬走線的交叉。

四、總結(jié)

REF70系列高精度電壓基準(zhǔn)以其低噪聲、低溫度漂移、高準(zhǔn)確性等卓越特性，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體測(cè)試、精密數(shù)據(jù)采集、醫(yī)療設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇REF70的型號(hào)，并注意引腳配置、電氣特性、典型特性、參數(shù)測(cè)量信息、應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)、電源供應(yīng)建議以及布局要點(diǎn)等方面的問(wèn)題。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，REF70能夠?yàn)殡娮酉到y(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電壓參考，確保系統(tǒng)的性能和可靠性。你在使用REF70的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。