软件可编程电压基准

由于多种原因，设计师们经常发现，他们的创新需要更多的电源电压。例如，一个由2.5 V电源供电的系统突然需要高精度的 -1.4V基准，用于信号电平移位电路，并需要2.1V基准来驱动ADC。相应选择包括添加一对运算放大器和电阻器来使系统的电信号电平移位并缓冲，或添加几个DAC。运算放大器电路缺乏可编程能力来适应设计变化，并且，虽然DAC提供可编程能力，但它们的设定是易失性的，并且输出一般是单极性的，并缺乏驱动能力。
　　图1中的电路提供了一种简单方式来产生附加的基准电压，并提供了几个额外好处。它能够在软件控制下轻松产生正或负缓冲基准。它的输出缓冲器汲取并获得高达10mA的电流。可以读取并调节编程电压。片上存储器在断电后能保存基准电压，并且如果内部器件故障意外地导致编程电压变化，那么奇偶校验位会指出故障。
　　可编程的电压基准包含了IC₁，它是模拟器件公司的 AD8555 高精度自动归零仪表放大器，包含一块8比特DAC作为偏移调节电路的一部分。在发生偏离其预定作用的变化时，这种单调 DAC 产生输出电压，摆动范围是V_SS（输入代码 0）至 V_DD-1 LSB（输入代码 255）。DAC的8比特分辨率提供的电压步长是V_DD和V_SS 之间差的0.39%，例如5 V电源和19.5 mV步长。输出电压 (V_DAC) 下，温度系数低于 15 ppm/℃。
　　以下方程描述了DAC的内部基准电压V_DAC的近似值：

　　接着的方程可求出电路的输出电压 V_OUT：V_OUT=GAIN(V_POS-V_NEG)+V_DAC，其中GAIN代表电路对于差分输入的默认内部增益，大小为70。两个输入都接地，因此第一项接近0V或最大 10mV（由于输入放大器误差），而电路的输出电压V_OUT等于V_DAC。
　　在您对内部寄存器进行永久编程之前，它们能改变输出电压，并探究作为固定电压基准和可再编程8 比特 DAC 的电路行为。为了编程输出电压，可根据第一个方程和器件数据表的说明来加上合适模式。在验证之后，通过烧断器件内部的多晶硅保险丝电阻，就能永久设定输出电压。如图 2 所示，对于给定的输出电压电平，器件的绝对误差在-40℃ ~ +140℃温度范围内低于0.4%。

图 1 ， 可编程仪表放大器仅占用 8 引线小型 LFCSP 封装大小，可兼作最后时刻的可调电压双极基准源。

图 2， 基准电路的输出电压误差在 -40℃ 和 5 V 电源供电时达到最大――0.4%。