高精度、低噪声、2.048 V/2.500 V/ 3.00 V/5.00 V XFET®基准电压源 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 特性 引脚配置 低噪声(0.1 Hz至10 Hz) ADR420：1.75 μV峰峰值 ADR421：1.75 μV峰峰值 ADR423：2.0 μV峰峰值 ADR425：3.4 μV峰峰值 低温度系数：3 ppm/°C 长期稳定性：50 ppm/1000小时 负载调整率：70 ppm/mA 电压调整率：35 ppm/V 低迟滞：40 ppm(典型值) 宽工作电压范围 ADR420：4 V至18 V ADR421：4.5 V至18 V ADR423：5 V至18 V ADR425：7 V至18 V 静态电流：0.5 mA(最大值） 高输出电流：10 mA 宽温度范围：−40°C至+125°C TP 1 VIN 2 ADR420/ ADR421/ ADR423/ ADR425 8 TP 7 NIC VOUT TOP VIEW GND 4 (Not to Scale) 5 TRIM NIC = NO INTERNAL CONNECTION TP = TEST PIN (DO NOT CONNECT) 02432-001 NIC 3 6 图 1. 8引脚SOIC或8引脚MSOP 概述 ADR42x系列为高精度、第二代外加离子注入场效应管 (XFET)基准电压源，具有低噪声、高精度和出色的长期稳 定特性，采用SOIC和MSOP封装。 利用温度漂移曲线校正专利技术和XFET技术，可以使电 压随温度变化的非线性度降至最小。XFET架构能够为带 隙基准电压源提供出色的精度和热滞性能。与嵌入式齐纳 二极管基准电压源相比，还具有更低的功耗和更小的电源 裕量。 应用 ADR42x具有出色的噪声性能、稳定性和精度，非常适合 光纤网络和医疗设备等精密转换应用。此外还可利用其调 整引脚，在±0.5%范围内调整输出电压，其它性能则不受 影响。ADR42x系列基准电压源分为两种电气等级，额定 温度范围为−40°C至+125°C扩展工业温度范围，提供8引脚 SOIC或8引脚MSOP封装(后者比前者小30%)。 精密数据采集系统 高分辨率转换器 电池供电仪器仪表 便携式医疗仪器 工业过程控制系统 精密仪器 光纤网络控制电路 ADR42x产品 表1. 型号 ADR420 ADR421 ADR423 ADR425 输出电压VOUT(V) 2.048 2.50 3.00 5.00 初始精度 mV % 1, 3 0.05, 0.15 1, 3 0.04, 0.12 1.5, 4 0.04, 0.13 2, 6 0.04, 0.12 温度系数(ppm/°C) 3, 10 3, 10 3, 10 3, 10 Rev. H Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 www.analog.com Fax: 781.461.3113 ©2001–2007 Analog Devices, Inc. All rights reserved. ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供 的最新英文版数据手册。 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 目录 特性.....................................................................................................1 基准电压源基本连接...............................................................16 应用.....................................................................................................1 噪声性能.....................................................................................16 引脚配置 ............................................................................................1 开启时间.....................................................................................16 概述.....................................................................................................1 应用...................................................................................................17 ADR42x产品 .....................................................................................1 输出调整.....................................................................................17 修订历史 ............................................................................................2 光纤网络控制电路中转换器的基准电压源 .......................17 技术规格 ............................................................................................3 无精密电阻的负精密基准电压源.........................................17 ADR420电气规格 .......................................................................3 高电压悬空电流源 ...................................................................18 ADR421电气规格 .......................................................................4 开尔文连接 ................................................................................18 ADR423电气规格 .......................................................................5 双极性基准电压源 ...................................................................18 ADR425电气规格 .......................................................................6 可编程电流源 ............................................................................19 绝对最大额定值...............................................................................7 可编程DAC基准电压 ..............................................................19 热阻 ...............................................................................................7 数据转换器的精密基准电压源 .............................................20 ESD警告........................................................................................7 精密升压输出调节器...............................................................20 引脚配置和功能描述 ......................................................................8 外形尺寸 ..........................................................................................21 典型工作特性 ...................................................................................9 订购指南.....................................................................................22 术语...................................................................................................15 工作原理.....................................................................................16 修订历史 2007年6月—修订版G至修订版H 更改表2 ..............................................................................................3 2003年1月—修订版B至修订版C 更改表3 ..............................................................................................4 更改订购指南 ...................................................................................4 更改表4 ..............................................................................................5 更正TPC 21和24中的Y轴标签 ......................................................9 更改表5 ..............................................................................................6 改进图13 ..........................................................................................15 更新外形尺寸 .................................................................................21 更新外形尺寸 .................................................................................16 将Mini_SOIC更改为MSOP..................................................... 通用 更改订购指南 .................................................................................22 2002年3月—修订版A至修订版B 2005年6月—修订版F至修订版G 更改表1 ..............................................................................................1 更改订购指南 .................................................................................22 2005年2月—修订版E至修订版F 更新格式 ..................................................................................... 通用 更新外形尺寸 .................................................................................21 更改订购指南 .................................................................................22 编辑订购指南 ...................................................................................4 删除“精密稳压器”部分.................................................................15 添加“精密升压输出调节器”部分 ...............................................15 添加图13 ..........................................................................................15 2001年10月—修订版0至修订版A 在ADR420/ADR421之外添加ADR423和ADR425.............. 通用 2004年7月—修订版D至修订版E 更改订购指南 ...................................................................................5 2001年5月—版本0：初始版 2004年3月—修订版C至修订版D 更改表I...............................................................................................1 更改订购指南 ...................................................................................4 器件功耗考虑 .................................................................................16 Rev. H | Page 2 of 24 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 技术规格 ADR420电气规格 除非另有说明，VIN = 5.0 V至15.0 V，TA = 25°C。 表2. 参数 输出电压 A级 B级 符号 VOUT 初始精度 A级 VOUTERR 条件 最小值 典型值 最大值 单位 2.045 2.047 2.048 2.048 2.051 2.049 V V +3 +0.15 +1 +0.05 mV % mV % 2 1 10 3 10 35 ppm°C ppm/°C V ppm/V 70 ppm/mA 500 600 µA µA μV峰峰值 nV/√Hz µs ppm ppm dB mA −3 −0.15 −1 −0.05 B级 温度系数 A级 B级 TCVOUT −40°C < TA < +125°C 电源电压裕量 电压调整率 VIN − VOUT ∆VOUT/∆VIN 负载调整率 ∆VOUT/∆IL IL= 0 mA至10 mA， −40°C < TA< +125°C 静态电流 IIN 电压噪声 电压噪声密度 开启建立时间 长期稳定性 输出电压迟滞 纹波抑制比 对地短路 eN p-p eN tR ∆VOUT VOUT_HYS RRR ISC 无负载 −40°C < TA< +125°C 0.1 Hz至10 Hz 1 kHz 2 VIN= 5 V至18 V， −40°C < TA< +125°C 1000小时 fIN = 1 kHz Rev. H | Page 3 of 24 390 1.75 60 10 50 40 −75 27 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 ADR421电气规格 除非另有说明，VIN = 5.0 V至15.0 V，TA = 25°C。 Table 3. 参数 输出电压 A级 B级 初始精度 A级 符号 VOUT 条件 最小值 典型值 最大值 单位 2.497 2.499 2.500 2.500 2.503 2.501 V V +3 +0.12 +1 +0.04 mV % mV % 2 1 10 3 VIN= 5 V至18 V， −40°C < TA< +125°C IL= 0 mA至10 mA， −40°C < TA< +125°C 无负载 −40°C < TA< +125°C 10 35 ppm/°C ppm/°C V ppm/V 70 ppm/mA 500 600 0.1 Hz至10 Hz 1 kHz 1.75 80 10 50 40 −75 27 µA µA μV峰峰值 nV/√Hz µs ppm ppm dB mA VOUTERR −3 −0.12 −1 −0.04 B级 温度系数 A级 B级 TCVOUT 电源电压裕量 电压调整率 VIN − VOUT ∆VOUT/∆VIN 负载调整率 ∆VOUT/∆IL 静态电流 IIN 电压噪声 电压噪声密度 开启建立时间 长期稳定性 输出电压迟滞 纹波抑制比 对地短路 eN p-p eN tR ∆VOUT VOUT_HYS RRR ISC −40°C < TA < +125°C 2 1000小时 fIN = 1 kHz Rev. H | Page 4 of 24 390 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 ADR423电气规格 除非另有说明，VIN = 5.0 V至15.0 V，TA = 25°C。 Table 4. 参数 输出电压 A级 B级 初始精度 A级 符号 VOUT 条件 最小值 典型值 最大值 单位 2.996 2.9985 3.000 3.000 3.004 3.0015 V V +4 +0.13 +1.5 +0.04 mV % mV % 2 1 10 3 VIN= 5 V至18 V， −40°C < TA< +125°C IL= 0 mA至10 mA， −40°C < TA< +125°C 无负载 −40°C < TA< +125°C 10 35 ppm/°C ppm/°C V ppm/V 70 ppm/mA 500 600 µA µA 0.1 Hz至10 Hz 1 kHz 2 90 10 50 40 −75 27 VOUTERR −4 −0.13 −1.5 −0.04 B级 温度系数 A级 B级 TCVOUT 电源电压裕量 电压调整率 VIN − VOUT ∆VOUT/∆VIN 负载调整率 ∆VOUT/∆IL 静态电流 IIN 电压噪声 电压噪声密度 开启建立时间 长期稳定性 输出电压迟滞 纹波抑制比 对地短路 eN p-p eN tR ∆VOUT VOUT_HYS RRR ISC −40°C < TA < +125°C 2 1000小时 fIN = 1 kHz Rev. H | Page 5 of 24 390 μV峰峰值 nV/√Hz µs ppm ppm dB mA ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 ADR425电气规格 除非另有说明，VIN = 7.0 V至15.0 V，TA = 25°C。 表5. 参数 输出电压 A级 B级 符号 VOUT 初始精度 A级 VOUTERR 条件 最小值 典型值 最大值 单位 4.994 4.998 5.000 5.000 5.006 5.002 V V +6 +0.12 +2 +0.04 mV % mV % 2 1 10 3 VIN= 7 V至18 V， −40°C < TA< +125°C IL= 0 mA至10 mA， −40°C < TA< +125°C 10 35 ppm/°C ppm/°C V ppm/V 70 ppm/mA 无负载 −40°C < TA< +125°C 0.1 Hz至10 Hz 1 kHz 390 500 600 µA µA μV峰峰值 nV/√Hz µs ppm ppm dB mA −6 −0.12 −2 −0.04 B级 温度系数 A级 B级 TCVOUT 电源电压裕量 电压调整率 VIN − VO ∆VO/∆VIN 负载调整率 ∆VO/∆IL 静态电流 IIN 电压噪声 电压噪声密度 开启建立时间 长期稳定性 输出电压迟滞 纹波抑制比 对地短路 eN p-p eN tR ∆VO VO_HYS RRR ISC −40°C < TA < +125°C 2 1000小时 fIN = 1 kHz Rev. H | Page 6 of 24 3.4 110 10 50 40 −75 27 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 绝对最大额定值 除非另有说明，这些额定值均相对于25°C而言。 热阻 表6. θJA针对最差条件，即器件焊接在电路板上以实现表贴封 装。 参数 电源电压 对地输出短路持续时间 存储温度范围 工作温度范围 结温范围 引脚温度(焊接，60秒) 额定值 18 V 未定 −65°C至+150°C −40°C至+125°C −65°C至+150°C 300°C 表7. 封装类型 8引脚MSOP封装(RM) 8引脚SOIC封装(R) θJA 190 130 单位 °C/W °C/W ESD警告 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损 坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能 够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器 件的可靠性。 Rev. H | Page 7 of 24 ESD(静电放电)敏感器件。 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。 尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高能 量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当的 ESD防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 引脚配置和功能描述 TP 1 VIN 2 ADR420/ ADR421/ ADR423/ ADR425 8 TP 7 NIC VOUT TOP VIEW GND 4 (Not to Scale) 5 TRIM 6 NIC = NO INTERNAL CONNECTION TP = TEST PIN (DO NOT CONNECT) 02432-002 NIC 3 图 2. 8引脚SOIC或8引脚MSOP引脚配置 表8. 引脚功能描述 引脚编号 引脚名称 1, 8 TP 2 3, 7 4 5 6 VIN NIC GND TRIM VOUT 描述 测试引脚。TP引脚上存在实际连接，但保留用于工厂测试。用户不应在TP引脚上连接任何东西； 否则，器件可能无法正常工作。 输入电压。 无内部连接。NIC不存在内部连接。 接地引脚 = 0 V。 调整引脚。它可用来在±0.5%范围内调整输出电压，而不会影响温度系数。 输出电压。 Rev. H | Page 8 of 24 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 5.0025 2.0493 5.0023 2.0491 5.0021 2.0489 5.0019 2.0487 5.0017 2.0485 2.0483 5.0015 5.0013 2.0481 5.0011 2.0479 5.0009 2.0477 2.0475 –40 –10 20 50 80 110 125 02432-007 VOUT (V) 2.0495 02432-004 VOUT (V) 典型工作特性 5.0007 5.0005 –40 –10 TEMPERATURE (°C) 20 50 80 110 125 TEMPERATURE (°C) 图 6. ADR425典型输出电压与温度的关系 图 3. ADR420典型输出电压与温度的关系 0.55 2.5015 2.5013 0.50 SUPPLY CURRENT (mA) 2.5011 2.5007 2.5005 2.5003 2.5001 2.4999 +25°C 0.40 –40°C 0.35 02432-005 0.30 2.4997 2.4995 –40 +125°C 0.45 –10 20 50 80 110 0.25 125 02432-008 VOUT (V) 2.5009 4 6 8 TEMPERATURE (°C) 10 12 14 15 INPUT VOLTAGE (V) 图 7. ADR420电源电流与输入电压的关系 图 4. ADR421典型输出电压与温度的关系 0.55 3.0010 3.0008 0.50 SUPPLY CURRENT (mA) 3.0006 3.0002 3.0000 2.9998 2.9996 2.9994 +125°C 0.40 +25°C 0.35 –40°C –10 20 50 80 110 125 TEMPERATURE (°C) 0.25 02432-009 2.9992 2.9990 –40 0.45 0.30 02432-006 VOUT (V) 3.0004 4 6 8 10 12 14 INPUT VOLTAGE (V) 图 8. ADR421电源电流与输入电压的关系 图 5. ADR423典型输出电压与温度的关系 Rev. G | Page 9 of 24 15 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 0.55 70 IL = 0mA TO 5mA 60 LOAD REGULATION (ppm/mA) 0.50 0.40 +25°C 0.35 –40°C 0.30 4 6 8 10 12 14 VIN = 5V 40 30 20 VIN = 6.5V 10 02432-010 0.25 50 0 –40 15 02432-013 SUPPLY CURRENT (mA) +125°C 0.45 –10 INPUT VOLTAGE (V) 20 50 80 110 125 TEMPERATURE (°C) 图 9. ADR423电源电流与输入电压的关系 图 12. ADR421负载调整率与温度的关系 0.55 70 IL = 0mA TO 10mA 60 LOAD REGULATION (ppm/mA) +125°C 0.45 0.40 +25°C 0.35 –40°C 0.30 6 8 10 12 14 40 30 VIN = 15V 20 20 50 80 TEMPERATURE (°C) 图 10. ADR425电源电流与输入电压的关系 图 13. ADR423负载调整率与温度的关系 35 30 LOAD REGULATION (ppm/mA) 60 50 40 VIN = 4.5V VIN = 6V 20 10 –10 20 50 80 110 25 20 15 10 0 –40 125 –10 20 50 80 TEMPERATURE (°C) TEMPERATURE (°C) 图 11. ADR420负载调整率与温度的关系 图 14. ADR425负载调整率与温度的关系 Rev. H | Page 10 of 24 110 125 VIN = 15V IL = 0mA TO 10mA 5 02432-012 LOAD REGULATION (ppm/mA) –10 INPUT VOLTAGE (V) IL = 0mA TO 5mA 0 –40 02432-014 0 –40 15 70 30 VIN = 7V 10 02432-011 0.25 50 02432-015 SUPPLY CURRENT (mA) 0.50 110 125 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 6 14 VIN = 4.5V TO 15V VIN = 7.5V TO 15V 12 LINE REGULATION (ppm/V) 4 3 2 1 –10 20 50 80 8 6 4 2 02432-016 0 –40 10 02432-019 LINE REGULATION (ppm/V) 5 0 –40 110 125 –10 TEMPERATURE (°C) 20 50 80 110 125 TEMPERATURE (°C) 图 15. ADR420电压调整率与温度的关系 图 18. ADR425电压调整率与温度的关系 6 2.5 VIN = 5V TO 15V 4 3 2 0 –40 02432-017 1 –10 20 50 80 110 2.0 –40°C +85°C 1.0 0.5 0 125 +25°C 1.5 02432-020 DIFFERENTIAL VOLTAGE (V) LINE REGULATION (ppm/V) 5 0 1 TEMPERATURE (°C) 3 4 5 图 19. ADR420最小输入/输出差分电压与负载电流的关系 图 16. ADR421电压调整率与温度的关系 9 2 LOAD CURRENT (mA) 2.5 VIN = 5V TO 15V 6 5 4 3 2 1 0 –40 –10 20 50 80 2.0 –40°C +125°C 1.0 0.5 0 110 TEMPERATURE (°C) +25°C 1.5 02432-021 DIFFERENTIAL VOLTAGE (V) 7 02432-018 LINE REGULATION (ppm/V) 8 0 1 2 3 4 5 LOAD CURRENT (mA) 图 17. ADR423电压调整率与温度的关系 图 20. ADR421最小输入/输出差分电压与负载电流的关系 Rev. H | Page 11 of 24 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 2.0 –40°C 1.5 1µV/DIV +25°C +125°C 1.0 0 02432-025 0.5 02432-022 DIFFERENTIAL VOLTAGE (V) 2.5 0 1 2 3 4 TIME (1s/DIV) 5 LOAD CURRENT (mA) 图 21. ADR423最小输入/输出差分电压与负载电流的关系 图 24. ADR421典型噪声电压0.1 Hz至10 Hz 2.0 –40°C 1.5 50µV/DIV +25°C +125°C 1.0 0 02432-026 0.5 02432-023 DIFFERENTIAL VOLTAGE (V) 2.5 0 1 2 3 4 TIME (1s/DIV) 5 LOAD CURRENT (mA) 图 22. ADR425最小输入/输出差分电压与负载电流的关系 1k 15 10 ADR423 100 ADR420 10 10 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 MORE –40 –30 –20 –10 0 10 20 30 0 02432-024 5 ADR425 100 1k FREQUENCY (Hz) DEVIATION (ppm) 图 23. ADR421典型迟滞 图 26. 电压噪声密度与频率的关系 Rev. H | Page 12 of 24 ADR421 02432-027 SAMPLE SIZE – 160 20 –100 –90 –80 –70 –60 –50 NUMBER OF PARTS 25 TEMPERATURE +25°C –40°C +125°C +25°C VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/ Hz) 30 图 25. 典型噪声电压0 Hz至10 kHz 10k ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 CBYPASS = 0µF CL = 100nF LINE INTERRUPTION 1mA LOAD VOUT VIN 1V/DIV 500mV/DIV LOAD OFF VOUT 500mV/DIV 2V/DIV 02432-028 02432-031 LOAD ON TIME (100µs/DIV) TIME (100µs/DIV) 图 27. ADR421线性瞬态响应，无CBYPASS CBYPASS = 0.1µF 图 30. ADR421负载瞬态响应，CL = 100 nF CIN = 0.01µF NO LOAD LINE INTERRUPTION VOUT VIN 2V/DIV 500mV/DIV VIN VOUT 500mV/DIV 02432-029 02432-032 2V/DIV TIME (4µs/DIV) TIME (100µs/DIV) 图 28. ADR421线性瞬态响应，CBYPASS = 0.1 μF CL = 0µF 图 31. ADR421关闭响应 CIN = 0.01µF NO LOAD 1mA LOAD VOUT 2V/DIV 1V/DIV VOUT LOAD OFF 2V/DIV 2V/DIV LOAD ON 02432-030 02432-033 VIN TIME (4µs/DIV) TIME (100µs/DIV) 图 29. ADR421负载瞬态响应，无CL 图 32. ADR421开启响应 Rev. H | Page 13 of 24 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 50 CL = 0.01µF NO INPUT CAP 45 VOUT 40 OUTPUT IMPEDANCE (Ω) 2V/DIV VIN 2V/DIV 35 30 ADR425 25 ADR423 20 ADR421 15 5 0 10 TIME (4µs/DIV) ADR420 100 1k 10k 02432-037 02432-034 10 100k FREQUENCY (Hz) 图 33. ADR421关闭响应 图 36. 输出阻抗与频率的关系 0 CL = 0.01µF NO INPUT CAP –10 2V/DIV RIPPLE REJECTION (dB) –20 VOUT 2V/DIV –30 –40 –50 –60 –70 02432-035 02432-038 –80 VIN –90 –100 10 TIME (4µs/DIV) 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 图 34. ADR421开启响应 图 37. 纹波抑制与频率的关系 CBYPASS = 0.1µF RL = 500Ω CL = 0 5V/DIV VIN 2V/DIV 02432-036 VOUT TIME (100µs/DIV) 图 35. ADR421开启/关闭响应 Rev. H | Page 14 of 24 1M ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 术语 温度系数 热滞 利用25°C时的输出电压对工作温度范围内的输出电源变化 进行归一化处理，用ppm/°C表示，计算公式如下： 经过+25°C至−40°C再至+125°C并返回至+25°C的温度循环 后，器件输出电压的变化情况。以下是器件样品经过此类 循环后的典型值。 TCVOUT ( ppm / °C ) VOUT (T2 ) − VOUT (T1 ) × 10 6 VOUT ( 25°C ) × (T2 − T1 ) VOUT _ HYS VOUT ( 25°C ) − VOUT _ TC 其中： VOUT (25°C) = 25°C时的VOUT。 VOUT (T1) = 温度为T1时的VOUT。 VOUT (T2) = 温度为T2时的VOUT。 VOUT _ HYS ( ppm ) 电压调整率 因输入电压的一定变化而引起的输出电压变化，其中包括 自热效应。电压调整率用每伏百分比、每伏百万分率或输 入电压每变化一伏特所对应的微伏来表示。 负载调整率 VOUT ( 25°C ) − VOUT _ TC VOUT ( 25°C ) × 10 6 其中： VOUT (25°C) = 25°C时的VOUT。 VOUT_TC = 经过+25°C至−40°C再至+125°C并返回至+25°C的温 度循环后，25°C时的VOUT。 输入电容 因负载电流的一定变化而引起的输出电压变化，其中包括 自热效应。负载调整率用每毫安毫伏、每毫安百万分率或 直流输出电阻欧姆来表示。 ADR42x无需输入电容。对于输入端上可使用的电容值并 没有任何限制，不过在电源会突然变化的应用中，如果在 输入端上添加一个1 μF至10 μF的电容，可改善瞬态响应。 此外，额外并联一个0.1 μF电容可帮助降低电源噪声。 长期稳定性 输出电容 在125°C下经过1000小时使用寿命测试后，器件样品在25°C 时的输出电压典型偏移。 ADR42x无需任何输出电容也能在任何负载条件保持稳 定。输出电容(典型值为0.1 μF)可滤除任何低电平噪声电压， 并不会影响器件工作。此外，额外并联一个1 μF至10 μF的 输出电容可以改善负载瞬态响应。电容此时充当存储能量 源，可突然增大负载电流。添加输出电容时，唯一会下降 的参数是开启时间，后者取决于所选电容的尺寸。 ΔVOUT VOUT (t 0 ) − VOUT (t1 ) ΔVOUT ( ppm) VOUT (t 0 ) − VOUT (t1 ) × 10 6 VOUT (t 0 ) 其中： VOUT (t0) = 时间为t0时25°C下的VOUT。 VOUT (t1) = 在125°C下使用1000小时后25°C下的VOUT。 Rev. H | Page 15 of 24 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 工作原理 内部基准电压约为0.5 V，负温度系数约为−120 ppm/°C。 此斜率相对于硅的介电常数基本上恒定，可通过增加一个 校正项得到严格补偿，该校正项的生成方式与用于补偿带 隙基准电压、与温度成正比(PTAT)的项相同。与带隙基准 电压源相比的主要优势在于，内部温度系数约低30倍（因 此需要的校正更少）。这样可以显著降低噪声，因为带隙 基准电压源的大部分噪声来自温度补偿电路。 这些器件时，应该使用以下公式来计算因功耗增加引起的 温度效应： TJ = PD × θJA + TA 其中： TJ和TA分别是结温和环境温度。 PD是器件功耗。 θJA是器件封装热阻。 基准电压源基本连接 一般而言，基准电压源要求在VOUT与GND之间连接一个 旁路电容。图39所示电路给出了ADR42x系列基准电压源 的基本配置。除了在输出端添加一个0.1 μF电容来帮助改善 噪声抑制性能之外，该器件无需在输出端添加一个大输出 电容也能保证电路稳定。 图38所示为ADR42x系列的基本拓扑结构。温度校正项由 电流源提供，设计值与绝对温度成比例。通用计算公式如 下 VOUT = G × (∆VP − R1 × IPTAT) VOUT * 4 NIC OUTPUT 6 TOP VIEW (Not to Scale) 5 TRIM 0.1µF GND 在ADR420、ADR421和ADR423的0.1 Hz至10 Hz频带内， ADR42x基准电压源产生的噪声一般低于2 μV峰峰值。图24 所示为ADR421的0.1 Hz至10 Hz噪声，只有1.75 μV峰峰值。 噪声测量是通过一个带通滤波器进行的，该滤波器由一个 转折频率为0.1 Hz的2极点高通滤波器和一个转折频率为 10 Hz的2极点低通滤波器构成。 上电(冷启动)后，输出电压在指定误差带内达到其最终值 所需的时间定义为开启建立时间。此定义通常有两个相关 要素：有效电路建立时间和片内温度梯度达到稳定状态所 需时间。图31至35所示为ADR421的开启建立时间。 R3 02432-039 *EXTRA CHANNEL IMPLANT VOUT = G(ΔVP – R1 × IPTAT) NIC 3 TP 7 开启时间 R2 R1 0.1µF 8 噪声性能 ADR420/ADR421/ ADR423/ADR425 ΔVP + ADR420/ ADR421/ ADR423/ ADR425 图 39. 基准电压源基本配置 VIN IPTAT 10µF 2 NIC = NO INTERNAL CONNECTION TP = TEST PIN (DO NOT CONNECT) 每款ADR42x器件均是通过片内调整R2和R3来构建的，可 实现额定基准电压输出。 I1 TP 1 VIN (1) 其中： G是分频比的倒数的增益。 ΔVP是两个JFET之间的夹断电压差。 IPTAT是正温度系数校正电流。 I1 (2) 02432-040 ADR42x系列基准电压源使用一种称为XFET(外加离子注入 场效应管)的基准电压生成技术。此技术可生成电源电流 低、热滞良好、噪声超低的基准电压源。XFET基准电压 源的内核包含两个结型场效应晶体管(JFET)，其中之一具 有一个额外的沟道注入，用以升高其夹断电压。通过以相 同漏极电流运行两个JFET，夹断电压差可以被放大并用于 形成高度稳定的基准电压源。 图 38. 简化原理图 器件功耗考虑 ADR42x系列基准电压源可以保证提供高达10 mA的负载电 流，输入电压范围为4.5 V至18 V。在高电流应用中使用 Rev. H | Page 16 of 24 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 应用 SOURCE FIBER 输出调整 GIMBAL + SENSOR 利用ADR42x的调整引脚，可以在±0.5%范围内调整输出电 压。此特性使系统设计人员可以将基准电压设置为标称值 以外的电压，以便校正系统误差。如果在额定温度下使用 该器件消除系统中的误差，则此特性也很有帮助。输出调 整对器件温度性能的影响可以忽略不计。为避免温度系数 下降，调整电位计和两个电阻都必须为低温度系数，最好 小于100 ppm/°C。 DESTINATION FIBER LASER BEAM ACTIVATOR RIGHT MEMS MIRROR ACTIVATOR LEFT AMPL PREAMP AMPL ADR421 CONTROL ELECTRONICS INPUT ADR421 DAC ADC DAC ADR421 VOUT 6 GND 4 TRIM 5 DSP 图 41. 全光路由器网络 R1 470kΩ R2 RP 10kΩ 10kΩ (ADR420) 15kΩ (ADR421) 无精密电阻的负精密基准电压源 图 40. 输出调整功能 光纤网络控制电路中转换器的基准电压源 在图41所示的高容量、全光路由器网络中，微型反射镜阵 列将光信号在光纤之间定向传递，而不用先将这些信号转 换为电信号，以免降低通信速度。这些微型机械反射镜通 过适当摆放，每一个反射镜都可以接收承载唯一信息的单 一波长并传递至任何目标输入和输出光纤。反射镜的倾斜 是由双轴执行器完成的，后者由系统中的精密模数转换器 (ADC)和数模转换器(DAC)进行控制。由于反射镜的运动 极其精细，因此不仅转换器的精度非常重要，而且与这些 起到控制作用的转换器相关的噪声大小也极其关键，因为 系统中的总噪声会被转换器放大(放大倍数为所用转换器数 量)。因此，在此应用中，ADR42x的超低噪声性能对于保 持控制环路的稳定性是必不可少的。 许多电流输出CMOS DAC应用都要求输出信号电压的极性 必须与基准电压相同，在这些应用中，往往使用一个1.25 V基准电压源、一个运算放大器和一对电阻并在输出端额 外添加一个运算放大器，以便将电流开关DAC重新配置成 电压开关DAC。由于DAC输出电压的重新反相(电流开关 模式)或放大(电压开关模式)都不需要额外的运算放大器， 因此应该采用负基准电压源。一般而言，在反相配置下， 任何正基准电压源均可通过一个运算放大器和一对匹配电 阻转换成负基准电压源。此方法的不足之处在于，所用电 阻的相对匹配问题最容易使电路产生误差。 通过添加一个精密运算放大器并按图42所示进行配置，可 以轻松地生成负基准电压。VOUT处于虚地，因此负基准电 压直接来自运算放大器的输出。如果负电源电压接近基准 输出，则运算放大器必须是双电源供电并具有低失调和轨 到轨能力。 +VDD 2 VIN ADR420/ ADR421/ ADR423/ ADR425 6 VOUT GND 4 –VREF A1 A1 = OP777, OP193 –VDD 图 42. 负基准电压源 Rev. H | Page 17 of 24 02432-043 ADR420/ ADR421/ ADR423/ ADR425 02432-041 VIN OUTPUT VOUT = ±0.5% 02432-042 2 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 高电压悬空电流源 VIN 2 RLW ADR420/ ADR421/ ADR423/ ADR425 SST111 VISHAY RLW A1 VOUT 6 GND +VS VOUT SENSE VIN VOUT FORCE RL 4 A1 = OP191 02432-045 图43中的电路可产生自热效应最小的悬空电流源。此特定 配置可采用高电源电压工作，电源电压由N沟道JFET的击 穿电压确定。 图 44. 开尔文连接的优点 2 VIN ADR420/ ADR421/ ADR423/ ADR425 双极性基准电压源 双极性基准电压源可以通过一个运算放大器和一对电阻来 轻松实现。为了不影响ADR42x的精度，必须匹配所有元 件的电阻容差和温度系数。 VOUT 6 2N3904 –VS 1µF 0.1µF 2 VIN VOUT 6 U1 +5V R1 10kΩ ADR425 开尔文连接 GND 在很多便携式仪器仪表应用中，PC电路板成本和面积是重 要的考虑因素，因此电路互连线通常很窄。当需要使用基 准电压源来向各种功能提供负载电流时，这类窄线可造成 大幅压降。事实上，电路互连线的典型线路电阻为0.45 mΩ/ square(例如，1 oz. Cu)。驱动与检测连接(也称为开尔文连 接)提供了一种消除电路线缆中压降效应的便捷方法。流经 线路电阻时，负载电流会在负载处产生误差(VERROR = R × IL)。图44中所示的开尔文连接克服了这个问题，它的方法 是将线路电阻包含在运算放大器的驱动环路中。由于运算 放大器可以检测负载电压，因此运算放大器环路控制可以 驱动输出来补偿线路误差并在负载处生成正确电压。 R2 10kΩ +10V V+ TRIM 5 U2 OP1177 4 R3 5kΩ –5V V– 02432-046 图 43. 高电压悬空电流源 VIN RL 2.10kΩ 02432-044 4 –10V 图 45. 使用ADR425的+5 V和−5 V基准电压源 +2.5V +10V 2 VIN VOUT 6 U1 ADR425 GND 4 R1 5.6kΩ TRIM 5 R2 5.6kΩ –2.5V V+ U2 OP1177 V– –10V 02432-047 OP09 GND 图 46. 使用ADR425的+2.5 V和-2.5 V基准电压源 Rev. H | Page 18 of 24 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 可编程电流源 可编程DAC基准电压 ADR425搭配一个数字电位计和一个Howland电流泵，可以 构成如下可编程基准电流源： 对于多通道DAC(如四通道、12位电压输出AD7398)，其中 一个内部DAC和一个ADR42x基准电压源可以用作其余 DAC的共同可编程VREFx。电路配置如图48所示。VREFx和 VREF的关系取决于数字码和R1与R的比值，计算公式如下 D × VREF 2N (4) 其中： D为输入码的十进制等效值。 N为位数。 VDD R1' 50kΩ U1 ADR425 GND 4 VOUT 6 R2' 1kΩ 表9. VREFx与R1和R2的关系 VDD TRIM 5 AD5232 U2 DIGITAL POT VDD C2 10pF U2 W V+ B A1 OP2177 V– R1, R2 R1 = R2 R1 = R2 R1 = R2 R1 = 3R2 R1 = 3R2 R1 = 3R2 V+ A2 OP2177 V– A R2B 10Ω VSS R1 50kΩ VSS R2A 1kΩ VL (5) 其中： D为输入码的十进制等效值。 N为位数。 VREF为引入的外部基准电压。 VREFx为DAC A至D的基准电压。 C1 10pF 2 VIN R2 VREF × 1 R1 VREF x D R2 1 N × R1 2 (3) W LOAD IL VREF 2 VREF 1.3 VREF VREF 4 VREF 1.6 VREF VREF 数字码 0000 0000 0000 1000 0000 0000 1111 1111 1111 0000 0000 0000 1000 0000 0000 1111 1111 1111 02432-048 VW ×V 图 47. 可编程电流源 VREF A R1'和R2'必须分别等于R1和R2A + R2B。理论上，R2B可以根 据需要尽可能调小，以便在A2输出电流驱动能力范围内达 到所需电流。在图47的示例中，OP2177的最大电流可以达 到10 mA。由于电流泵同时使用正负反馈，因此需要通过电 容C1和C2来确保负反馈占主导地位，从而避免发生振荡。 如果数字电位计的VA和VB如前所示是采用前述双极性基准 电压源供电的，则此电路还允许双向电流。 VOUTA R1 ±0.1% R2 ±0.1% VREF DACA VIN VREF B VOUTB DACB VREF C VOUTC DACC VREF D VOUTD DACD ADR425 VOB = VREF x (DB) VOC = VREF x (DC) VOD = VREF x (DD) AD7398 图 48. 可编程DAC基准电压源 Rev. H | Page 19 of 24 02432-049 R2 A R2 B R1 IL R2 B 并且 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 数据转换器的精密基准电压源 精密升压输出调节器 ADR42x系列具有多种独特特性，非常适合与ADC和DAC 搭配使用。超低噪声、低温度系数和高精度特性使得 ADR42x成为蜂窝基站应用等低噪声应用的理想选择。 利用图50中的电路，可以实现具有升压电流能力的精密电 压输出。在此电路中，U2通过调节N1的开启，强制VOUT 等于VREF。因此，负载电流由VIN提供。在此配置中，当 VIN为5 V时达到50 mA负载。MOSFET上产生适度热量，可 以通过更换较大器件实现较高电流。此外，对于采用阶跃 输入的高容性负载，可以在输出端添加缓冲来改善瞬态响 应。 VIN 10µF AVDD VIN 0.1µF VOUT 6 AD7701 ADR421 DVDD SLEEP VOUT VREF ADR420/ ADR421/ ADR423/ ADR425 MODE DRDY CS GND TRIM GND 4 0.1µF DATA READY READ (TRANSMIT) SCLK SERIAL CLOCK SDATA SERIAL CLOCK CLKIN BP/UP CAL CALIBRATE ANALOG INPUT ANALOG GROUND AIN AGND 0.1µF AVSS 0.1µF CLKOUT SC1 SC2 DGND 0.1µF DVSS 10µF 02432-050 RANGES SELECT 图 49. 16位ADC AD7701的基准电压源 Rev. H | Page 20 of 24 RL 25Ω 5V 2 U1 +5V ANALOG SUPPLY 0.1µF –5V ANALOG SUPPLY N1 VIN 5 VOUT 2N7002 + V+ U2 AD8601 – V– 图 50. 精密升压输出调节器 02432-051 AD7701就是一款非常适合与ADR42x搭配使用的ADC。在 图49中，ADR421用作转换器的精密基准电压源。AD7701 是一款带片内数字滤波功能的16位ADC，用于测量宽动态 范围和低频率信号，例如那些代表化学、物理或生物过程 的信号。该器件包含电荷平衡(Σ-Δ)ADC、带片内静态 RAM的校准微控制器、时钟振荡器和串行通信端口。 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 外形尺寸 5.00 (0.1968) 4.80 (0.1890) 5 1 4 1.27 (0.0500) BSC 0.25 (0.0098) 0.10 (0.0040) 6.20 (0.2441) 5.80 (0.2284) 1.75 (0.0688) 1.35 (0.0532) 0.51 (0.0201) 0.31 (0.0122) COPLANARITY 0.10 SEATING PLANE 0.50 (0.0196) 0.25 (0.0099) 0.25 (0.0098) 0.17 (0.0067) 1.27 (0.0500) 0.40 (0.0157) COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-A A CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS (IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN. 图 51. 8引脚标准小型封装[SOIC_N] 窄体 (R-8) 图示尺寸单位：mm（inches） 3.20 3.00 2.80 8 3.20 3.00 2.80 1 5 5.15 4.90 4.65 4 PIN 1 0.65 BSC 0.95 0.85 0.75 0.15 0.00 1.10 MAX 0.38 0.22 COPLANARITY 0.10 45° 8° 0° 0.23 0.08 8° 0° SEATING PLANE COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA 图 52. 8引脚超小型封装[MSOP] (RM-8) 图示尺寸单位：mm Rev. H | Page 21 of 24 0.80 0.60 0.40 012407-A 8 4.00 (0.1574) 3.80 (0.1497) ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 订购指南 型号 ADR420AR ADR420AR-REEL7 ADR420ARZ 1 ADR420ARZ-REEL71 ADR420ARM ADR420ARM-REEL7 ADR420ARMZ1 ADR420ARMZ-REEL71 ADR420BR ADR420BR-REEL7 ADR420BRZ1 ADR420BRZ-REEL71 ADR421AR ADR421AR-REEL7 ADR421ARZ1 ADR421ARZ-REEL71 ADR421ARM ADR421ARM-REEL7 ADR421ARMZ1 ADR421ARMZ-REEL71 ADR421BR ADR421BR-REEL7 ADR421BRZ1 ADR421BRZ-REEL71 ADR423AR ADR423AR-REEL7 ADR423ARZ1 ADR423ARZ-REEL71 ADR423ARM ADR423ARM-REEL7 ADR423BR ADR423BR-REEL7 ADR423ARMZ1 ADR423ARMZ-REEL71 ADR423BRZ1 ADR423BRZ-REEL71 ADR425AR ADR425AR-REEL7 ADR425ARZ1 ADR425ARZ-REEL71 ADR425ARM ADR425ARM-REEL7 ADR425ARMZ1 ADR425ARMZ-REEL71 ADR425BR ADR425BR-REEL7 ADR425BRZ1 ADR425BRZ-REEL71 1 输出电压 VOUT(V) 2.048 2.048 2.048 2.048 2.048 2.048 2.048 2.048 2.048 2.048 2.048 2.048 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 初始精度 mV 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 4 4 4 4 4 4 1.5 1.5 4 4 1.5 1.5 6 6 6 6 6 6 6 6 2 2 2 2 % 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.05 0.05 0.05 0.05 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.04 0.04 0.04 0.04 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.04 0.04 0.13 0.13 0.04 0.04 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.04 0.04 0.04 0.04 温度系数 (ppm/°C) 10 10 10 10 10 10 10 10 3 3 3 3 10 10 10 10 10 10 10 10 3 3 3 3 10 10 10 10 10 10 3 3 10 10 3 3 10 10 10 10 10 10 10 10 3 3 3 3 温度范围 封装描述 封装选项 −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚MSOP 8引脚MSOP 8引脚MSOP 8引脚MSOP 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚MSOP 8引脚MSOP 8引脚MSOP 8引脚MSOP 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚MSOP 8引脚MSOP 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚MSOP 8引脚MSOP 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚MSOP 8引脚MSOP 8引脚MSOP 8引脚MSOP 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N 8引脚SOIC_N R-8 R-8 R-8 R-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 R-8 R-8 R-8 R-8 R-8 R-8 R-8 R-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 R-8 R-8 R-8 R-8 R-8 R-8 R-8 R-8 RM-8 RM-8 R-8 R-8 RM-8 RM-8 R-8 R-8 R-8 R-8 R-8 R-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 R-8 R-8 R-8 R-8 Z = 符合RoHS标准的兼容器件。#表示RoHS器件可能在顶部或底部进行标识。 Rev. H | Page 22 of 24 标识 R4A R4A L0C L0C R5A R5A R06 R06 R6A R6A R0U R0U R7A R7A R7A# R7A# ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 注释 Rev. H | Page 23 of 24 ADR420/ADR421/ADR423/ADR425 注释 ©2001–2007 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. C02432-0-6/07(H) Rev. H | Page 24 of 24