REF50xx-EP：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)是許多應(yīng)用中不可或缺的關(guān)鍵組件。今天，我們就來(lái)深入探討一下德州儀器（TI）的REF50xx-EP系列低噪聲、極低漂移、高精度電壓基準(zhǔn)。

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一、產(chǎn)品特性

1. 低溫度漂移

REF50xx-EP系列具有出色的低溫度漂移特性，最大漂移僅為5 ppm/°C。這意味著在不同的溫度環(huán)境下，輸出電壓的變化非常小，能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電壓參考。這種低溫度漂移特性使得REF50xx-EP在對(duì)溫度穩(wěn)定性要求較高的應(yīng)用中表現(xiàn)出色，例如16位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、ATE設(shè)備等。

2. 高精度

該系列產(chǎn)品的精度高達(dá)0.08%（最大），能夠提供非常準(zhǔn)確的電壓輸出。在需要高精度測(cè)量和控制的應(yīng)用中，如工業(yè)過(guò)程控制、醫(yī)療儀器等，REF50xx-EP的高精度特性能夠確保系統(tǒng)的測(cè)量和控制精度。

3. 低噪聲

REF50xx-EP的噪聲僅為3 μVPP/V，有效降低了輸出電壓中的噪聲干擾。在對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用中，如光學(xué)控制系統(tǒng)、精密儀器等，低噪聲特性能夠提高系統(tǒng)的信噪比，從而提升系統(tǒng)的性能。

4. 高輸出電流

該系列產(chǎn)品能夠提供±10 mA的輸出電流，滿足了大多數(shù)應(yīng)用的需求。無(wú)論是為負(fù)載提供穩(wěn)定的電源，還是在需要較大電流驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中，REF50xx-EP都能夠勝任。

5. 寬溫度范圍

REF50xx-EP可在軍事溫度范圍（–55°C至125°C）內(nèi)正常工作，并且還提供定制溫度范圍的選項(xiàng)。這使得該系列產(chǎn)品適用于各種惡劣的工作環(huán)境，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

6. 其他特性

REF50xx-EP還具有延長(zhǎng)的產(chǎn)品生命周期、延長(zhǎng)的產(chǎn)品變更通知以及產(chǎn)品可追溯性等特性，為用戶提供了更加可靠的保障。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

REF50xx-EP系列產(chǎn)品的出色特性使其在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用：

1. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在16位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，REF50xx-EP的低噪聲、高精度和低溫度漂移特性能夠確保采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。它為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的電壓參考，提高了系統(tǒng)的測(cè)量精度。

2. ATE設(shè)備

ATE（自動(dòng)測(cè)試設(shè)備）對(duì)測(cè)試精度和穩(wěn)定性要求極高。REF50xx-EP的高精度和低噪聲特性能夠滿足ATE設(shè)備的需求，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3. 工業(yè)過(guò)程控制

在工業(yè)過(guò)程控制中，需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行精確的測(cè)量和控制。REF50xx-EP的高精度和穩(wěn)定性能夠?yàn)楣I(yè)過(guò)程控制提供可靠的電壓參考，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4. 醫(yī)療儀器

醫(yī)療儀器對(duì)精度和可靠性要求非常高。REF50xx-EP的高精度和低噪聲特性使其成為醫(yī)療儀器的理想選擇，能夠?yàn)獒t(yī)療儀器提供穩(wěn)定的電壓參考，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5. 光學(xué)控制系統(tǒng)

光學(xué)控制系統(tǒng)對(duì)噪聲非常敏感，REF50xx-EP的低噪聲特性能夠有效降低噪聲干擾，提高光學(xué)控制系統(tǒng)的性能。

6. 精密儀器

精密儀器需要高精度的電壓參考，REF50xx-EP的高精度和低溫度漂移特性能夠滿足精密儀器的需求，確保儀器的測(cè)量精度。

三、產(chǎn)品描述

REF50xx是一系列低噪聲、極低漂移、高精度的電壓基準(zhǔn)。這些基準(zhǔn)能夠同時(shí)進(jìn)行灌電流和拉電流操作，并且對(duì)線路和負(fù)載變化具有很強(qiáng)的魯棒性。通過(guò)采用專(zhuān)有設(shè)計(jì)技術(shù)，REF50xx實(shí)現(xiàn)了出色的溫度漂移和高精度特性。結(jié)合極低的噪聲，REF50xx系列非常適合用于高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系列產(chǎn)品采用SOIC-8封裝，工作溫度范圍為–55°C至125°C。

四、引腳配置與功能

五、規(guī)格參數(shù)

1. 絕對(duì)最大額定值

• 輸入電壓（VIN）：最大18 V
• 輸出短路電流：最大30 mA
• 工作溫度范圍：–55°C至125°C
• 結(jié)溫（TJ）：最大150°C
• 存儲(chǔ)溫度范圍：–65°C至150°C

2. ESD評(píng)級(jí)

• 人體模型（HBM）：±3000 V
• 帶電器件模型（CDM）：±1000 V

3. 推薦工作條件

• 輸入電壓（VIN）：VOUT + 0.2 V至18 V
• 輸出電流（IOUT）：–10 mA至10 mA

4. 熱信息

5. 電氣特性

不同型號(hào)的REF50xx在輸出電壓、初始精度、噪聲等方面具有不同的特性。例如，REF5020的輸出電壓為2.048 V，初始精度為±0.05%，0.1 Hz至10 Hz的輸出電壓噪聲為6 μVPP；REF5025的輸出電壓為2.5 V，初始精度為±0.05%，0.1 Hz至10 Hz的輸出電壓噪聲為7.5 μVPP等。

六、詳細(xì)描述

1. 輸出調(diào)整

REF50xx提供了非常精確的工廠校準(zhǔn)電壓輸出，但可以通過(guò)TRIM/NR引腳進(jìn)行輸出調(diào)整。通過(guò)連接適當(dāng)?shù)碾娐?，可以?shí)現(xiàn)±15 mV的輸出調(diào)整。同時(shí)，將電容從TRIM/NR引腳連接到GND可以創(chuàng)建低通濾波器，降低輸出噪聲。

2. 低溫度漂移

REF50xx的設(shè)計(jì)旨在最小化漂移誤差，通過(guò)特定的計(jì)算方法（如公式Drift = ((VOUTMAX - VOUTMIN) / (VOUT × Temp Range)) × 10^6 (ppm)）來(lái)計(jì)算漂移。高等級(jí)版本的最大漂移系數(shù)為3 ppm/°C，標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)為8 ppm/°C。

3. 溫度監(jiān)測(cè)

溫度輸出端子（TEMP）提供與溫度相關(guān)的電壓輸出，源阻抗約為60 kΩ。輸出電壓與溫度的關(guān)系為VTEMP PIN = 509 mV + 2.64 × T (°C)。該引腳可用于指示芯片的大致溫度，雖然精度約為±15°C，但可用于指示溫度變化或進(jìn)行模擬電路的溫度補(bǔ)償。為避免低阻抗負(fù)載引起的測(cè)量誤差，建議使用低溫度漂移的運(yùn)算放大器對(duì)TEMP引腳輸出進(jìn)行緩沖。

4. 噪聲性能

REF50xx系列產(chǎn)品在0.1 Hz至10 Hz的電壓噪聲在電氣特性表中有具體規(guī)定。噪聲電壓會(huì)隨著輸出電壓和工作溫度的增加而增加?？梢酝ㄟ^(guò)額外的濾波來(lái)改善輸出噪聲水平，但要注意確保輸出阻抗不會(huì)影響性能。

5. 設(shè)備功能模式

REF50xx在VIN引腳電壓大于VOUT + 0.2 V時(shí)上電（REF5020和REF5025的最小電源電壓為2.7 V），最大輸入電壓為18 V。建議使用1 μF至10 μF的電源旁路電容，輸出總電容負(fù)載應(yīng)在1 μF至50 μF之間，以確保最佳輸出穩(wěn)定性。

七、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

1. 應(yīng)用信息

在設(shè)計(jì)使用電壓基準(zhǔn)的電路時(shí)，輸出噪聲是主要關(guān)注的問(wèn)題之一。REF50xx的主要電壓噪聲源來(lái)自帶隙和輸出放大器，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量減少這些噪聲源。

2. 典型應(yīng)用

（1）負(fù)參考電壓

對(duì)于需要正負(fù)參考電壓的應(yīng)用，可以使用REF50xx和OPA735從5 V電源提供雙電源參考。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要選擇合適的電容負(fù)載，避免產(chǎn)生增益峰值和增加輸出電壓噪聲，同時(shí)要添加輸入旁路電容和降噪電容以獲得最佳性能。

（2）正參考電壓

在確定參考電壓在實(shí)際應(yīng)用中的噪聲貢獻(xiàn)時(shí)，可以通過(guò)測(cè)量不同輸出去耦或負(fù)載電容下的輸出噪聲來(lái)進(jìn)行評(píng)估。負(fù)載電容的類(lèi)型會(huì)改變輸出端的低通濾波器頻率，從而影響噪聲水平。此外，通過(guò)在TRIM引腳添加電容可以降低帶隙噪聲。

3. 系統(tǒng)示例

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，REF50xx系列產(chǎn)品的低噪聲、極低漂移和高初始精度特性使其非常適合用于高性能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，需要同時(shí)考慮模擬輸入信號(hào)的緩沖和參考電壓的設(shè)計(jì)。通過(guò)合理選擇組件，可以提高系統(tǒng)的性能，如提高信噪比、降低噪聲等。

八、電源供應(yīng)建議

1. 基本連接

建議在輸入引腳添加1 μF至10 μF的旁路電容，輸出引腳連接1 μF至50 μF的電容（CL），CL的ESR值應(yīng)小于等于1.5 Ω，以確保輸出穩(wěn)定性。為了最小化噪聲，CL的推薦ESR在1 Ω至1.5 Ω之間。

2. 低壓差電壓

REF50xx系列電壓基準(zhǔn)具有極低的壓差電壓。除REF5020需要最小2.7 V的電源供應(yīng)外，其他型號(hào)在空載條件下可以在輸出電壓以上200 mV的電源下工作。

九、布局建議

1. 布局準(zhǔn)則

• 將電源旁路電容盡可能靠近VIN引腳和接地引腳放置，推薦值為1 μF至10 μF。
• 在NR引腳和地之間放置1 μF的噪聲濾波電容。
• 輸出端使用1 μF至50 μF的電容進(jìn)行去耦，串聯(lián)一個(gè)1 Ω的ESR以獲得最佳噪聲性能。
• 可以在輸出和地之間并聯(lián)一個(gè)1 μF的高頻電容，用于過(guò)濾噪聲和幫助處理開(kāi)關(guān)負(fù)載。

2. 布局示例

提供了REF50xx的推薦布局示例，展示了如何合理安排各個(gè)組件的位置，以確保良好的性能。

3. 功率耗散

REF50xx系列產(chǎn)品在指定的輸入電壓范圍內(nèi)能夠提供±10 mA的電流負(fù)載。設(shè)備的溫度會(huì)根據(jù)公式TJ = TA + PD × RθJA升高，其中TJ為結(jié)溫，TA為環(huán)境溫度，PD為功率耗散，RθJA為結(jié)到環(huán)境的熱阻。REF50xx的結(jié)溫不得超過(guò)絕對(duì)最大額定值150°C。

十、設(shè)備與文檔支持

1. 文檔支持

提供了相關(guān)的文檔，如REF5020 PSpice模型、REF5020 TINA-TI參考設(shè)計(jì)等，方便工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。

2. 相關(guān)鏈接

提供了產(chǎn)品文件夾、樣品購(gòu)買(mǎi)、技術(shù)文檔、工具軟件以及支持社區(qū)等方面的鏈接，方便工程師獲取所需的資源。

3. 社區(qū)資源

TI E2E?在線社區(qū)是一個(gè)工程師之間交流合作的平臺(tái)，工程師可以在上面提問(wèn)、分享知識(shí)、探索想法和解決問(wèn)題。

4. 靜電放電注意事項(xiàng)

這些設(shè)備的內(nèi)置ESD保護(hù)有限，在存儲(chǔ)或處理時(shí)應(yīng)將引腳短路或放置在導(dǎo)電泡沫中，以防止MOS柵極受到靜電損壞。

5. 術(shù)語(yǔ)表

提供了TI術(shù)語(yǔ)表，幫助工程師理解相關(guān)的術(shù)語(yǔ)和定義。

十一、機(jī)械、封裝與訂購(gòu)信息

REF50xx系列產(chǎn)品提供了多種封裝選項(xiàng)，如SOIC (D) 8引腳封裝。文檔中詳細(xì)列出了各個(gè)型號(hào)的訂購(gòu)信息，包括訂單編號(hào)、狀態(tài)、材料類(lèi)型、封裝、引腳數(shù)、封裝數(shù)量、載體、RoHS合規(guī)性、引腳鍍層/球材料、MSL評(píng)級(jí)/峰值回流溫度、工作溫度范圍和零件標(biāo)記等。

REF50xx-EP系列高精度電壓基準(zhǔn)以其出色的特性和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為電子工程師在設(shè)計(jì)高精度電路時(shí)提供了一個(gè)可靠的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的需求和設(shè)計(jì)要求，合理選擇和使用REF50xx-EP，以確保系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。你在使用REF50xx-EP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。