电阻分压网络得到的电压
基于上面所讲述的问题,实在如果你须要一个2.5V的电压的话,理论上来说通过两个电阻分压是完备可以得到的,并且有些时候我们还常常这么做,比如在我们设计一个比较器的时候,常日阈值的比较电压便是通过电阻分压电路得到的。
比如上面电路图里面,只要电阻R1和R2取相等值时,Vref的电压值便是2.5V,它是由R1和R2这两个电阻对电源电压5V分压而得到的。这种比较器电路一样平常仅仅是用于一些仿照电压的判断,比如当某个仿照电压输出的传感器超过某个阈值时,比较器就会输出相应的状态。但这种场合每每是对仿照电压的精度不是很高,因此利用1%精度的电阻就可以知足运用哀求。
电阻的温度曲线
只管1%电阻可以知足绝大多数的运用,但是有两种情形的时候,利用这种方案就会涌现问题,知足不了哀求。

第一种情形是须要得到一个精度很高的电压源,比如我们须要一个2.5V电压值,精度为0.5%时,由于系统的电源电压本身有颠簸,外加1%的电阻精度,这样的情形下得到一个精度为0.5%旁边的电压源基本是不可能的。
第二种情形是我们设计的电路会事情在一个温度很高的环境下,或者系统环境温度会随着电路事情而逐渐升温,如开关电源,电源电路板全体温度会随着电源功率的上升而逐渐升温,电机掌握器也是,这些功率系统随着事情负载以及事情韶光的变革,时时刻刻都会让电路板上的元器件事情在一个温度比较高的环境下。
对付电阻来说,其事情温度是会会影响其电阻温度的,而半导体器件由于载流子的流动速率受热影响更严重,以是温度对其影响更大。
由上图可以看出来,精度为1%的电阻在其环境温度高于70℃的时候,基本上它的负载就会有明显的降落了,把稳这条曲线只是指出了电阻的负载随温度的变革,并没有明确地指明其电阻值。但是我们可以想一下,在电压一定的情形下,通过"R=U^2 / P"可以得知功率越小,其电阻值就越大。其余,有些电阻可能和这条曲线相反,这些是由电阻的材质决定的。我们这个曲线是一个金属膜电阻的曲线,金属之以是可以导电是由于其内部有自由运动的电子(无规则)。 金属中的除自由电子外的原子实也在其位置附近振动,这种振动的剧烈程度与金属的温度有关,温度越高,振动就越强。同时,自由电子与原子间碰撞的几率越大,对电子的定向运动也就越有阻碍,即电阻的增加。其余,非金属物质(部分半导体)温度越高电阻越小。缘故原由是当温度上升时,其内部电子运动加剧(但不会来回振动),进而可以运载电荷。
基准电压事理
为理解决这个比较难搞的温度影响问题,人们想出了很多办法来办理这个问题,最常用和本钱最低的办法即是利用基准电压芯片。基准电压芯片是一种具有高精度的,具有良好温漂移植的电源芯片。
基准电压芯片内部的实现关键便是如何来得到一个可以抵消散落温度影响的电压。为理解决这个方案,市情上的基准电压芯片一样平常分为两种:带隙电压基准和稳压管电压基准。
稳压管电压基准好理解,即用一个次表面击穿的稳压管和一个PN结串联,由于稳压管具有正温度系数,而PB结是负温度系数的,因此它们两个恰好可以相互抵消,从而实现温度补偿。而次表面击穿除了可以稳压以外,还有利于降落噪声对其影响。一样平常稳压管电压基准的基准电压可以做到7V旁边。
带隙电压基准即为带隙基准(Bandgap voltage reference),它是利用一个具有正温度系数的VT(热电势)和一个具有负温度系数的PN结项并联,利用两个不同温度系数的器件来抵消温度的影响,从而实现与温度无关的电压基准。这个带隙电压基准可以产生一个1.25V旁边的参考电压。这里把稳带隙电压基准实在准确地说该当为"带隙基准"。由于1.25V和硅的电压差不多,因而称为带隙基准。实际上利用的不是带隙电压。有些Bandgap构造输出电压与带隙电压也不一致。
由此我们可以看出,稳压管基准可以得到比带隙基准范围宽得更多的参考电压值。因此稳压管基准的基准电压芯片用的更加广泛。
基准电压芯片目前市情上的基准电压芯片可以说是琳琅满目,国产的,国外的都有,型号更是多得数不胜数。要说用的最多的莫过于TL431了。
TL431是可控精密稳压源芯片,它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Vref(2.5V)到36V范围内的任何值,其产生的参考电压精度可以达到0.5%,并且其还具有非常精良的温度特性,被广泛地利用在开关电源,仪表仪器等浩瀚领域。
虽然TL431可以利用电阻的分压让其产生可调的基准电压值。
但是由于电阻本身具有不同的精度和温度系数,因此在一些温度较高的运用中,我们须要避免对其引入电阻,如果不该用电阻时,TL431可以得到一个2.5V的参考源。