LT6658的應(yīng)用解決方案及性能與特點(diǎn)介紹

LT6658不是普通的基準(zhǔn)電壓源或穩(wěn)壓器，因?yàn)樗芡瑯映錾貓?zhí)行這兩種功能。此外，由于架構(gòu)布局獨(dú)特，其作用不僅僅是提供精密電壓和充足的電流。本文將討論的以下電路展示了廣泛的電路可能性。雖然本文說明了不少應(yīng)用，但毫無疑問，肯定存在本文未明確實(shí)現(xiàn)的其他應(yīng)用，LT6658對(duì)這些應(yīng)用來說也會(huì)是非常有效的解決方案。作為一款既是基準(zhǔn)電壓源又是穩(wěn)壓器的產(chǎn)品，LT6658被稱為Refulator?。

Refulator旨在用于需要精密基準(zhǔn)電壓源且能夠?yàn)橄嚓P(guān)信號(hào)鏈器件（如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、放大器、橋式傳感器和其他高性能電路器件）供電的設(shè)計(jì)。

簡(jiǎn)介

下面的主要規(guī)格和特性列表說明了LT6658的性能?；鶞?zhǔn)電壓源的主要規(guī)格包括10 ppm/°C的漂移和0.05%的初始精度。穩(wěn)壓器的主要規(guī)格包括0.25μV/mA的負(fù)載調(diào)整率，兩路輸出的拉電流為150 mA和50 mA。出色的PSRR、低噪聲、輸出跟蹤和降噪引腳相結(jié)合，將基準(zhǔn)電壓源和穩(wěn)壓器二者的最佳特性整合到一個(gè)封裝中。

雙路輸出：

拉電流：150 mA和50 mA

灌電流：20 mA/緩沖器

漂移：10 ppm/°C

精度：0.05%

負(fù)載調(diào)整率：0.25μV/mA

輸出跟蹤：±150 μV

PSRR：>100 dB (10 Hz)

0.1Hz至10 Hz噪聲：1.5 ppm p-p

最大電源電壓：36 V

降噪引腳

輸出禁用引腳

電流保護(hù)

熱保護(hù)

小尺寸

溫度范圍：?40°C至+125°C

LT6658的典型應(yīng)用如圖1所示。內(nèi)部框圖顯示，帶隙功能之后是可選濾波器功能，然后是兩個(gè)緩沖器，其同相輸入連接在一起。在此應(yīng)用中，緩沖器的反相輸入VOUT1_S和VOUT2_S連接到輸出VOUT1_F和VOUT2_F，作為具有開爾文檢測(cè)功能的電壓跟隨器。

LT6658與許多基準(zhǔn)電壓源和穩(wěn)壓器的不同之處在于，它具有一個(gè)A/B類輸出級(jí)，能夠主動(dòng)灌電流和拉電流。此外，它還能驅(qū)動(dòng)1μF至50μF或更高的容性負(fù)載。將1μF陶瓷電容與大電容并聯(lián)放置在輸出端時(shí)，大容性負(fù)載即可保持穩(wěn)定。

調(diào)整輸出緩沖器以使漂移最小，從而在工作和負(fù)載條件下實(shí)現(xiàn)出色的跟蹤。完整數(shù)據(jù)手冊(cè)及規(guī)格參見 此處。

簡(jiǎn)單的輸出配置和應(yīng)用

由于反相輸入可用，因此可將其配置為非單位增益，如圖2所示。LT5400-4 的匹配精度為0.01%，故LT6658的精度可保持不變。該示例提供精確的5 V和2.5 V電壓軌，可用作±2.5 V穩(wěn)壓器應(yīng)用，分離電源地由2.5 V輸出提供。非單位增益可應(yīng)用于兩路輸出，以產(chǎn)生1 V至6 V之間的任何輸出電壓。

利用反相輸入可以從較高輸出電壓產(chǎn)生較低輸出電壓。圖3演示了如何通過3.3 V輸出產(chǎn)生1.8 V輸出。由于同相輸入連接到2.5 V，因此可以輕松產(chǎn)生較低的輸出電壓。VOUT2_F的表達(dá)式為：

其中，RF1和RF2是緩沖器反饋電阻，RIN1和RIN2是緩沖器輸入電阻。

此應(yīng)用中唯一受影響的參數(shù)是精度，其取決于R F/R I N的比率。此外，該應(yīng)用還演示了如何將BYPASS輸出用作±10 mA拉電流和灌電流輸出。請(qǐng)注意，BYPASS引腳上的任何變化都會(huì)直接影響VOUT1和VOUT2輸出。

輸出電壓可以調(diào)整為2.5 V到6 V之間的值，如圖4所示。調(diào)整可以利用機(jī)械或數(shù)字調(diào)整電位計(jì)完成。數(shù)字調(diào)整對(duì)校正ADC和DAC誤差特別有幫助。調(diào)整電位計(jì)可以組合起來以產(chǎn)生同一輸出電壓，或者輸出電壓可以獨(dú)立加以控制。

兩個(gè)輸出緩沖器提供了靈活性，一路輸出可提供必要的電壓，另一路輸出可提供精密電流源，如圖5所示。

請(qǐng)注意，輸出VOUT2_F引腳將比檢測(cè)線路高一個(gè)VBE。應(yīng)調(diào)整電源電壓以適應(yīng)VOUT2_F上的較高輸出電壓。每路輸出都有一個(gè)獨(dú)立電源輸入，因此可以分別驅(qū)動(dòng)這些輸出以改善通道間隔離性能，或適應(yīng)不同輸出電壓而不會(huì)消耗過多功率。

當(dāng)基準(zhǔn)電壓源和振蕩出現(xiàn)在同一句話里時(shí)，通常意味著不良行為發(fā)生。然而，為了突出說明LT6658的獨(dú)特架構(gòu)，圖6a顯示了多諧振蕩器電路，圖6b為所產(chǎn)生的波形。這里，2.2μF電容和1 kΩ電阻設(shè)置時(shí)間常數(shù)。400Ω外部正反饋電阻和400內(nèi)部電阻設(shè)置遲滯并影響輸出頻率，其關(guān)系式大致為f = 1/2.2 RC。內(nèi)部電阻的值為400Ω±15%，這會(huì)影響輸出頻率。

此電路示例顯示輸出電壓擺幅略小于4 V，輸出低電壓低至0.9 V，輸出高電壓達(dá)到VIN - 2.5 V。此示例中的VIN為6 V，輸出未滿載。當(dāng)VIN提高到8.5 V以上時(shí)，輸出將箝位在6 V左右，輸出占空比將降至約40%。

電流流過400Ω內(nèi)部電阻，NR引腳的電壓會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致VOUT1也與VOUT2同步振蕩。

另一個(gè)通常與基準(zhǔn)電壓源無關(guān)的動(dòng)態(tài)電路是音頻放大器。兩路A/B類輸出可以配置來驅(qū)動(dòng)8Ω和16Ω揚(yáng)聲器，如圖7所示。單端源驅(qū)動(dòng)VOUT1的反相輸入，繼而驅(qū)動(dòng)VOUT2的反相輸入。帶隙基準(zhǔn)設(shè)置精密共模電壓，而輸出用作差分驅(qū)動(dòng)器。要提高壓擺率，LT6658上應(yīng)使用最小輸出電容。

通過增加互補(bǔ)分立BJT輸出器件，圖8中的電路可以提供更多功率。該電路僅顯示一個(gè)放大器電路，但兩路輸出可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)揚(yáng)聲器以產(chǎn)生立體聲。雖然有更好的音頻放大器選擇，但這些應(yīng)用展示了LT6658架構(gòu)的靈活性。

應(yīng)變計(jì)應(yīng)用

LT6658可用作穩(wěn)壓器和基準(zhǔn)電壓源，如以下應(yīng)變計(jì)應(yīng)用所示（圖9）。LT6658為四個(gè)LTC2440提供基準(zhǔn)電壓和電源電壓，2.5 V電壓軌為四個(gè)應(yīng)變計(jì)提供偏置。每個(gè)應(yīng)變計(jì)消耗7.5 mA電流，總計(jì)消耗30 mA，完全在VOUT2的50 mA輸出規(guī)格以內(nèi)，并能提供ADC基準(zhǔn)輸入。VOUT1為每個(gè)LTC2440提供8 mA電流，總計(jì)32 mA。

圖10顯示了具有三個(gè)稱重傳感器的橋式電路應(yīng)用。即使總負(fù)載電阻僅為82Ω，需要60 mA電流，LT6658仍能精確穩(wěn)定地工作。高增益緩沖器將維持一個(gè)能夠驅(qū)動(dòng)稱重傳感器的精密電壓。第二路輸出可以驅(qū)動(dòng)另一個(gè)應(yīng)變計(jì)或向下游ADC轉(zhuǎn)換器供電。

數(shù)據(jù)采集應(yīng)用

對(duì)于使用DAC的精密應(yīng)用（基準(zhǔn)電流取決于數(shù)字碼），必須特別注意電路板布局和寄生電阻。采用LTC2641時(shí)，為了維持INL < 0.1LSB，負(fù)載調(diào)整率需要小于19 ppm/mA。此外，基準(zhǔn)輸出阻抗和PCB電阻需要小于48 mW。LT6658的直流輸出電阻約為0.2 mW，這為PCB電阻留下了47.8 mW的誤差預(yù)算。

圖11顯示了使用兩個(gè)精密16位DAC LTC2641的應(yīng)用。LTC2641的基準(zhǔn)電流取決于數(shù)字碼，因此兩個(gè)DAC基準(zhǔn)輸入需要單獨(dú)的基準(zhǔn)電壓源。LT6658輸出緩沖器出色的跟蹤能力意味著DAC也有出色的跟蹤能力。

如果只需要一個(gè)DAC，LT6658的第二路輸出可以為DAC和其他精密模擬電路提供輸入電壓。

LTC2323-16 是一款雙通道16位ADC，具有獨(dú)立的基準(zhǔn)輸入。每個(gè)ADC可以有不同的基準(zhǔn)電壓。圖12顯示了一種配置，其中2.5 V和5 V基準(zhǔn)電壓驅(qū)動(dòng)不同的基準(zhǔn)輸入。同樣，LT6658輸出緩沖器出色的跟蹤能力使得轉(zhuǎn)換結(jié)果也有很好的跟蹤能力。

精密信號(hào)處理和調(diào)理可能涉及多個(gè)集成電路。在圖13所示例子中，LT6658為18位轉(zhuǎn)換器提供電源電壓和基準(zhǔn)電壓。容性SAR轉(zhuǎn)換器不斷對(duì)內(nèi)部電容陣列進(jìn)行充電和放電。SAR轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)電流可能會(huì)嚴(yán)重破壞基準(zhǔn)電壓源。LT6658可以通過提供精密電壓來保持穩(wěn)定性，而第二路輸出可以提供精密功率。此外，LT6658具有為多個(gè)基準(zhǔn)輸入提供電壓的電流驅(qū)動(dòng)能力。換句話說，LT6658具有強(qiáng)大的基準(zhǔn)扇出能力。

前述應(yīng)用中的緩沖器為精密電路提供基準(zhǔn)電壓。一個(gè)合理的擔(dān)憂是，一個(gè)緩沖器的輸出上的活動(dòng)是否會(huì)影響另一個(gè)緩沖器的輸出。當(dāng)NR引腳上有一個(gè)10μF電容時(shí)，在DC到1 kHz時(shí)，電源抑制能力大于100 dB。這是當(dāng)VIN1和VIN2引腳連接在一起的時(shí)候。關(guān)于交流PSRR的詳細(xì)信息，參見LT6658數(shù) 數(shù)據(jù)手冊(cè) 。在DC至100 Hz時(shí)，輸出電源的通道間隔離大于130 dB。

具有跟蹤功能的多通道輸出電源

多個(gè)LT6658的NR引腳可以連接在一起，形成一個(gè)具有跟蹤功能的多通道精密電源。在圖14所示例子中，四個(gè)LT6658的NR引腳連接在一起。由此產(chǎn)生的電源有八路跟蹤輸出。也就是說，由于所有NR引腳都連接在一起，因此每一個(gè)LT6658的輸出緩沖器都將跟蹤溫度。圖15a顯示了精密調(diào)整的輸出如何在很寬溫度范圍內(nèi)進(jìn)行跟蹤。該圖中的七條跡線與第一個(gè)VOUT1有關(guān)。這證明了輸出緩沖器的低失調(diào)電壓和低溫漂移特性。

NR引腳連接在一起，緩沖器的輸入電壓相同，CNR電容器將組合成更大的值，從而減小帶隙電路的噪聲帶寬。輸出緩沖器產(chǎn)生的噪聲密度頻譜如圖15b所示，噪聲以輸出緩沖器噪聲為主，帶隙噪聲在小于10 Hz的頻率滾降。

此例顯示所有通道都配置為單位增益。輸出電壓可配置為各種輸出電壓值。這些器件雖然共用NR引腳和電源電壓，但仍能保持出色的PSRR、負(fù)載隔離和負(fù)載調(diào)整率。

高電流、低溫度系數(shù)電路

圖16顯示了 LTC6655-2.5 低噪聲基準(zhǔn)電壓源如何過驅(qū)LT6658的NR引腳。結(jié)果得到一個(gè)雙路輸出、低溫度系數(shù)(TC)、高電流基準(zhǔn)電壓源。該電路的一種變化是給其中一個(gè)通道增加增益并驅(qū)動(dòng)LTC6655的VIN引腳。LTC6655-2.5需要500 mV的裕量，因此LT6658的一個(gè)緩沖器至少要提供3 V輸出。

電源應(yīng)用

緩沖器輸出可以組合在一起，提供單路200 mA輸出。電阻允許輸出連接在一起而不會(huì)造成嚴(yán)重破壞。圖17中電路的負(fù)載調(diào)整率受電阻值的限制，為3 ppm/mA。此外，器件的典型負(fù)載調(diào)整率為0.25μV/mA。電阻也可以調(diào)整以降低負(fù)載調(diào)整率。由于電阻值非常低，因此功耗不是問題。

電阻可以由印刷電路板走線構(gòu)成?？梢允褂靡粌砂凰镜你~，或者配置0.01電阻的組合。該電路灌電流的比率與拉電流相同。

兩路輸出會(huì)試圖相互補(bǔ)償，它們之間需要一定的電阻。兩路輸出之間的電壓差可達(dá)±70μV。使用所示的0.01和0.03值，輸出緩沖器之間最多有幾毫安的電流流過。隨著電阻值增大，此共享電流會(huì)減小。但是，大隔離電阻意味著負(fù)載調(diào)整率誤差較大，如表1所示。

對(duì)于需要大量精密電流的應(yīng)用，LT6658可與幾個(gè)晶體管和鎮(zhèn)流電阻結(jié)合使用，以產(chǎn)生精密、低噪聲、5 A固定直流電源，如圖18所示。

進(jìn)行一些修改，即可從圖18所示電路獲得可變電源，如圖19所示。有一篇博客文章討論了這種設(shè)計(jì)，參見 此處。

為RF電路供電

圖20中的應(yīng)用讓LT6658提供電源，一路輸出提高到3 V，另一路輸出降低到1.4 V。它為I和Q信號(hào)放大器/濾波器和調(diào)制器提供電源。3 V輸出為濾波器和調(diào)制器供電，1.4 V輸出設(shè)置共模電壓。LT6658的OD引腳用于使電路在發(fā)送和待機(jī)狀態(tài)之間切換。

遞歸基準(zhǔn)電壓源

雖然LT6658具有出色的電源抑制性能，但圖21將電源抑制性能提升到一個(gè)新的水平。圖21所示的遞歸基準(zhǔn)電壓源在VOUT2上產(chǎn)生一個(gè)輸出，該輸出與電源電壓徹底隔離。VIN1和VIN由外部電源驅(qū)動(dòng)，在VOUT1上產(chǎn)生5 V電源。一旦激活，VOUT1便接管為VIN供電的任務(wù)，隨后VIN2將這些電源輸入與外部電源隔離。

如圖21b中的曲線所示，在我們的測(cè)試設(shè)置限值下，可測(cè)量的低頻電源抑制比超過140 dB。圖中包含了一條理論曲線，其指示的是更有可能的電源抑制性能。

24位高分辨率ADC應(yīng)用

AD7768-1 是一款精密24位Σ-Δ轉(zhuǎn)換器，專為寬帶寬、高密度儀器儀表、能源和醫(yī)療健康設(shè)備而設(shè)計(jì)。AD7768-1是一款要求很高的轉(zhuǎn)換器，需要低噪聲、精密且穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓源來驅(qū)動(dòng)其基準(zhǔn)輸入引腳。對(duì)于此應(yīng)用，LT6658的一路輸出為模擬電源引腳AVDD1和AVDD2提供5 V電壓，另一路輸出為基準(zhǔn)輸入提供4.096 V電壓。

在1 kHz輸入信號(hào)音和最快可用采樣速率下，得到的FFT如下圖23所示。具體說來，4.096 V基準(zhǔn)電壓被分成488 nV的LSB。在測(cè)量結(jié)果中，任何噪聲、紋波或饋通都會(huì)變得非常明顯。

結(jié)論

本文結(jié)合若干應(yīng)用考慮了LT6658的多功能性和靈活性。本文給出的應(yīng)用使用2.5 V選項(xiàng)，但還有其他五種電壓選項(xiàng)可用，即1.2 V、1.8 V、3 V、3.3 V和5 V。所有六種選項(xiàng)都有同樣嚴(yán)格的特性，并經(jīng)過ADI公司因之聞名的嚴(yán)格測(cè)試。