带降噪端子的电压基准 IC

一些电压基准具有专用的降噪端子。这些端子可用于过滤基准的噪声并实现更高的性能。然而，应该注意的是，此类中的每个电压基准可能需要不同的电路来实现噪声过滤。没有一种解决方案适用于所有这些电压基准。因此，在做任何事情之前，应该彻底研究设备数据表，以获取有关此主题的任何明确信息。

在本节中，我们将了解具有降噪端子的TI REF50xx系列。下面的图 3 显示了这些电压基准的简化框图。

图 3.图片由德州仪器 (TI)提供。

有两个主要噪声源：带隙基准和输出缓冲器/放大器。正如您所看到的，图 3 中的 TRIM 端子连接到带隙模块的输出。这使我们能够将外部电容器连接到 TRIM 端子，并在带隙电路的输出端创建一个低通滤波器。

根据TI 文档，连接 1 μF 电容器将使总输出 RMS 噪声降低 2.5 倍。此外，我们可以在输出端子 (V OUT ) 上添加一个外部电容器并创建一个低通滤波器。添加这两个电容器，我们得到如图 4 所示的原理图。该设计适用于 8 至 14 位数据转换器。

图 4.图片由德州仪器 (TI)提供。

10μF 电容器的等效串联电阻 (ESR) 非常重要，因为该电容器直接连接到采用反馈路径的内部运算放大器的输出。由于 ESR 较低（约 0.1 Ω），反馈系统几乎直接连接到大负载电容器。驱动大负载电容器可以使运算放大器稍微稳定并导致增益峰值。不过，根据TI文档，ESR约为1.5Ω，就可以避免稳定性问题。如果您想了解有关大负载电容器的更多信息，我推荐 Analog Devices 的这段视频， 以了解为什么相对较大的 ESR 可以使系统稳定。

请注意，较大的增益峰值将导致参考输出处出现较大的噪声（见图 5）。

图 5. 图片由德州仪器 (TI)提供。

考虑到所有这些细节，在应用任何滤波技术来抑制基准噪声之前，我们应该彻底研究电压基准的数据表。

不带降噪端子的电压基准IC

对于没有降噪端子的电压基准，我们可以使用精密运算放大器来实现低通滤波器。原理图如图 6 所示。

图 6.图片由电流源和电压基准提供。

如您所见，由R 2和C 2创建的单极点低通滤波器位于精密放大器的输出端。这样，我们就可以避免电压基准IC驱动大的容性负载。虽然低通滤波器将抑制来自基准和运算放大器的噪声，但我们仍然需要运算放大器具有非常低的噪声、低偏移和低漂移。电阻应采用低TC精密型，电容应采用优质聚丙烯电容。

请注意，如图 6 所示，我们可以使用低成本线性稳压器为基准电压源和运算放大器提供干净的电源电压。另外，选择R 1 C 1 =2R 2 C 2 可以提高滤波器的环路稳定性。

上述两种技术并不是抑制电压基准噪声的可能的解决方案。例如，您可以用更复杂的滤波器替换上面的单极滤波器。请参阅《电流源和电压基准》一书的第 12 章，了解如何使用其他类型的滤波器。除此之外，您还可以在制造商的应用说明中找到有趣的技术。例如，Maxim Integrated 教程解释了如何使用四个电压基准的堆栈来将基准噪声降低 2 倍。