放大器IC以最少的器件和單電源軌產(chǎn)生負(fù)基準(zhǔn)電壓源

負(fù)基準(zhǔn)電壓源可通過串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源和反相放大器生成。MAX6010串聯(lián)電壓基準(zhǔn)與集成電荷泵的MAX9820放大器配合使用，如圖1電路所示，采用單電源實(shí)現(xiàn)該負(fù)電壓基準(zhǔn)。

介紹

某些應(yīng)用需要使用負(fù)基準(zhǔn)電壓源，而負(fù)基準(zhǔn)電壓源通常不容易獲得。產(chǎn)生負(fù)電壓的常用方法是使用運(yùn)算放大器（op amp）反相正精密基準(zhǔn)電壓源的輸出。這種方法通常需要一個(gè)正基準(zhǔn)電壓源、運(yùn)算放大器和兩個(gè)電源軌來產(chǎn)生負(fù)輸出。

產(chǎn)生負(fù)電源軌的另一種方法是電荷泵逆變器。這種方法需要一個(gè)基準(zhǔn)電壓源、一個(gè)電荷泵、一個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)正電源軌。雖然這些方法有效，但它們都需要多個(gè)組件，并且消耗的空間比實(shí)際理想情況要多。此外，眾多組件會(huì)增加成本，這是不可取的。

本文介紹了一種使用集成電荷泵的運(yùn)算放大器從單電源生成負(fù)基準(zhǔn)電壓源的簡單方法。這種運(yùn)算放大器-電荷泵組合在MAX9820上可以找到，它實(shí)際上是一個(gè)立體聲耳機(jī)放大器IC，具有多種特性，適合其預(yù)期應(yīng)用。然而，它在這里還有另一個(gè)用途，作為產(chǎn)生負(fù)基準(zhǔn)電壓源的電路的基礎(chǔ)，同時(shí)需要最少的元件和電源軌，并減少物料清單（BOM）和所需的電路板空間。

電路說明

圖1電路使用3 V串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源（U1）和帶內(nèi)部電荷泵（U2）的運(yùn)算放大器構(gòu)成負(fù)基準(zhǔn)電壓源。U1 提供精確的 3V 輸出，功耗低于 5μA。在此配置中，U1的輸出連接到U2的反饋回路。負(fù)反饋迫使運(yùn)算放大器的輸出為-3V。U2 上的低輸出失調(diào)電壓與 U1 的精密精度相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)高精度負(fù)輸出電壓。

電源電壓必須足夠高，以解決基準(zhǔn)電壓源和運(yùn)算放大器的任何潛在裕量問題?；鶞?zhǔn)電壓源還需要一個(gè) 3.2V 輸入電壓來產(chǎn)生一個(gè) 3V 基準(zhǔn)。U1 和 U2 的絕對(duì)最大電壓均為 6V;兩款器件的最高推薦工作電壓均為5.5V。該電路的電源軌范圍最小為3.2V，最大為5.5V。

基準(zhǔn)電壓源需要去耦電容。推薦的去耦電容為輸入端的0.1μF和輸出端的0.01μF。U2 需要一個(gè) 0.1μF 和一個(gè) 10μF 并聯(lián)。

圖1.該電路產(chǎn)生負(fù)基準(zhǔn)電壓源。U1電壓基準(zhǔn)（MAX6010A）驅(qū)動(dòng)運(yùn)算放大器U2（MAX9820）的輸入。U2的輸出為負(fù)基準(zhǔn)電壓。

R1和R2應(yīng)使用高精度匹配電阻，以確保在兩個(gè)器件的整個(gè)溫度范圍內(nèi)（-40°C至+85°C）具有穩(wěn)定的輸出電壓。

在反饋路徑中使用兩個(gè)匹配電阻的替代方法成本更高，但更準(zhǔn)確：使用精密電阻分壓器（圖 2） 例如，MAX5491 （U3）提供0.035%（A級(jí)）、0.05%（B級(jí)）和0.1%（C級(jí)）的電阻匹配;它涵蓋了電路中基準(zhǔn)電壓源和運(yùn)算放大器的整個(gè)工作溫度范圍。它是該穩(wěn)壓器的理想補(bǔ)充。

圖2.圖中所示為圖1電路，以及用U3（MAX5491）精密匹配電阻分壓器替換兩個(gè)電阻。

圖3顯示了圖1中電路的輸出電壓與溫度的關(guān)系。-40°C至+85°C的最大溫度偏差為3mV，在作為獨(dú)立器件的U1基準(zhǔn)電壓源的最大輸出電壓規(guī)格范圍內(nèi)。

圖4顯示了圖1電路在?40°C、+25°C和+85°C時(shí)的輸出電壓與負(fù)載電流的關(guān)系。測試是在反饋環(huán)路中使用兩個(gè)1%電阻和一個(gè)5V電源電壓完成的。

圖3.圖1電路在無負(fù)載條件下的輸出電壓與溫度的關(guān)系

圖4.圖1電路的輸出電壓與負(fù)載的關(guān)系

審核編輯：郭婷