揭秘基准电压源：灌电流和拉电流问题的成因与解决之道

在电子电路设计中，基准电压源的性能直接影响着整个电路的稳定性和准确性。然而，基准电压源的灌电流和拉电流问题常常给工程师们带来困扰。下面我们就以 REF3025 基准源芯片为例，详细探讨这一问题。

问题描述

当 VIN 大于 3.75V 时，REF3025 这个基准源芯片输出电压会到 2.7V，而不是预期的 2.5V。这一现象严重影响了电路的正常工作，需要我们深入探究其背后的原因。

图 1 问题现象
原理图如下所示，图中输出公式为：VOUT = 4 * (VIN - 2.5)。

图 2 原理图

问题原因

经过分析，发现问题的根源在于基准源不能灌入电流。这是理解整个问题的关键所在。

原因分析

由于运放存在虚短特性，当运放输入电压超过 3.125V 时（实际上并不是到 3.7V 才会出现问题），反相输入端电压就会开始大于 2.5V。又因为虚断的存在，必然会向 REF3025 灌电流。此时的电流路径如下所示：

图 3 电流路径
而 REF3025 不支持灌电流，所以当输入电压 VIN 大于 3.125V 时，会导致 REF3025 的输出不能维持为 2.5V，而是被拉高了。在 TI 官网论坛上也有人遇到了相同的问题，那个人是使用 REF3025 为仪表放大器 INA828 提供基准源，和这里遇到的问题根因是一样的。
可以看到 INA828 的内部框图，如果使用 REF3025 也是可能会产生这样的问题：

图 4 INA828 内部框图
这个问题和基准源的内部结构密切相关，就像 NPN 射极输出类的 LDO 一样，不能接收灌电流。例如下图（截取自《你好，放大器》）：

图 5 NPN 射极输出类 LDO

图 6 相关示例

解决方案

针对这一问题，我们可以采取以下几种解决方案：

1. 更改放大倍数：通过合理调整电路的放大倍数，保证没有电流灌入 REF3025，从而避免输出电压异常的问题。

2. 更换其他的基准源：例如 REF3125 或者 REF3325，这两种基准源支持灌入电流，能够有效解决当前遇到的问题。

3. 增加电压跟随器：在 REF3025 输出后增加电压跟随器输出 2.5V 基准源，因为电压跟随器可以支持灌电流，从而保证输出电压的稳定性。