在本博客中，我將討論如何通過對現有基準電壓源進行電平轉換來設計新的精密基準電壓源。

由于電路拓撲結構的限制，一些最高精度串聯基準電壓源不提供較低的輸出電壓選項，如1.25V。但是，只要負電源可用，就有辦法通過使用現有基準電壓源之一作為基本構建塊來創建負電源。只要外部運算放大器（op amp）的輸入電壓失調和漂移以及所用電阻的匹配滿足適當的最低要求，新建基準電壓源的初始精度和漂移就可以與原始基準電壓源的性能非常匹配。

生成1.25V精密基準電壓源的方法之一涉及電壓電平轉換，如圖1所示。通過使用 OPA5025 將其 GND 引腳驅動至 -2.5V，REF1 標稱輸出電壓 （25.376V） 電平轉換到其值的一半。由于 OPA376 的最大輸入電壓失調和漂移分別為 +/-25μV 和 +/-1μV/C，并且只要 R1/R2 電阻的匹配在 0.01% 以內，由此產生的 1.25V 基準電壓源初始精度和漂移將與 REF5025 的性能相匹配。

由此產生的 1.25V 基準可采用低至 +/-1.35V 或高達 +/-2.75V 的電源供電;它也可以由 +1.35V/-4.15V、+4.15V/-1.35V 或介于兩者之間的任何非對稱電源供電，只要總電源電壓不超過 OPA376 的 5.5V 最大電源即可。

圖 1：創建 1.25V 精密基準電壓源

為了創建更高輸出的精密基準電壓源，可以將REF5010與圖149所示的INA2差動放大器一起使用。由于 INA149 是一款精密單位增益差動放大器，最大增益誤差為 0.02%，最大 Vos 和漂移分別為 1100μV 和 15μV/C，因此將其與 10V 精密基準電壓源結合使用會導致 0.011% 的輸入失調相關誤差 （1100μV/10V*100%） 和 1.5ppm/C 的溫度漂移 （15μV/C/10V*1E+6）。這些參數在REF5010的指定最大初始精度和溫度漂移范圍內，從而確保圖2所示的雙輸出精密基準電壓源緊密保留REF5010構建模塊的初始精度和漂移。

就電源而言，圖2所示的電路配置可以采用+5.2V（受REF200的5010mV最大壓差限制）和-6.5V（INA149的輸出可以在低至負電源的1.5V下線性工作）的最小電源供電。在高端，最大正電源可高達13V（受REF18的最大總電源5010V限制），而負電源Vee僅受INA36的149V最大總電源限制，因此可以在30.8V（Vcc = 5.2V的情況下）或23V（Vcc = 13V）下工作。

值得指出的是，使用圖2所示的差動放大器或儀表放大器，具有出色的激光調整內部電阻和溫度系數匹配，通常比使用圖1所示的外部電阻產生更高性能和更低成本的解決方案，因為對于所需的匹配，可能成本高于0.1%。

圖 2：使用 INA149 作為雙輸出精密基準電壓源

對于更高的電源電壓操作，您可以使用基準選項（如 REF5050）和高壓精密放大器（如 OPA192）構建幾乎任何精密基準電壓源。通過適當調整R1至R4電阻（圖3），可以將基本基準電壓模塊的標稱基準電壓分成任何所需的部分。OPA192 的最大輸入電壓失調為 +/-25μV，漂移為 +/-0.5μV/C，您可以確保圖 3 所示的精密基準電壓源保持 REF5050 基本構建模塊的初始精度和漂移，前提是所需的 0.01% 外部電阻比率匹配不是限制因素。

對于圖3電路的線性工作，最小+1.2V正電源受限于REF5050的200mV壓差。-4.3V 的最小負電源基于 OPA192 的額定輸出擺幅（高于其負供電軌 300mV）。REF14 的最大總電源 5050V 限制了 18V 的最大正電源，而最大負電源可高達 -34.8V（Vcc = +1.2V 的情況下）或 -22V（Vcc = 14V），僅受 OPA192 的最大總電源 36V 的限制。

圖 3：將 OPA192 和 REF5050 用于非對稱精密基準電壓源

有多種方法可以將精密基準電壓源電平轉換到幾乎任何所需的輸出電壓。但是，必須特別注意，不僅要正確選擇運算放大器、儀表放大器（INA）和電阻器等外部元件，還要確保最小/最大工作電源電壓，以免降低原始電路的整體性能。

審核編輯：郭婷