Regulador de voltaje vs. referencia de voltaje

Necesito una referencia de voltaje barata, algo precisa (~ 0.5%) para algunos DAC. Al principio iba a usar un regulador de voltaje LDO (un TC1223 específicamente) para esto, parece encajar en la factura mirando la hoja de datos. Luego vi que hay una categoría separada de circuitos integrados llamados referencias de voltaje en lugar de reguladores de voltaje. Pero por lo que puedo decir, las referencias de voltaje con la misma precisión inicial que el regulador que mencioné anteriormente, cuesta más y también requiere una o más resistencias externas (al menos los tipos de referencia de diodos de derivación).

Entonces, me preguntaba cuál es la diferencia entre los reguladores y las referencias, y si puedo o no hacer frente a un regulador para mis necesidades o si debería obtener una referencia, independientemente del precio más alto para especificaciones aparentemente similares. Gracias.

Un regulador de voltaje está diseñado para tomar un voltaje variable (digamos, 2-5v) y generar un voltaje constante (digamos, 3.3v). Ahora, los reguladores de voltaje se usan típicamente para alimentar un circuito, lo que significa que tendrán una salida de corriente de unos pocos cientos de mA o más, en términos generales. Con el fin de mantener bajos los costos, el tamaño, etc., la tolerancia de salida en los reguladores de voltaje es (nuevamente, generalmente) de unos 10s o 100s de mV.

Por ejemplo, el regulador de voltaje RG71055 tiene un voltaje de salida mínimo de 5.2v, y un máximo de 5.8v, con un voltaje de salida objetivo de 5.5v, y puede generar 30mA. Eso es aproximadamente una tolerancia de voltaje del 5%, suponiendo que el número se procesó correctamente.

Por otro lado, una referencia de voltaje está diseñada para tomar un voltaje variable y entregar EXACTAMENTE el voltaje de salida nominal. Por ejemplo, el LT1790 puede suministrar 5v con una tolerancia del 0.1%, que es una mejora de 50 veces sobre el RG71055. Sin embargo, el LT1790 solo puede generar 5 mA como máximo, que es 6 veces menos que el RG71055. Se utiliza una referencia de voltaje cuando necesita saber que esta línea es exactamente un cierto voltaje (en otras palabras, tolerancias realmente ajustadas). En Digikey, puede obtener una referencia de voltaje con una tolerancia de 0.01%. Con los reguladores de voltaje, tendrá suerte de obtener uno con una tolerancia del 1%.

Generalmente (aunque habrá excepciones) las referencias tienen mejores especificaciones que los reguladores. Incluido en esas especificaciones son ...

estabilidad de temperatura estabilidad de
voltaje de entrada estabilidad de
carga de salida

(¡la estabilidad es una gran cosa con referencias!)

ruido de salida

... así como la precisión inicial. Aunque a menudo encontrará que algunas referencias tienen varios grados, y una mejor precisión inicial está disponible en los grados más altos, ¡a un costo!

Por supuesto, lo que hará un regulador es suministrar una gran corriente de salida. Las referencias varían de baja corriente de salida, a esencialmente ninguna. Verifique las especificaciones para la cantidad de corriente que está clasificada para entregar, mientras mantiene su precisión especificada.

Un factor adicional (a sus otras respuestas): algunos reguladores tienen una corriente mínima por debajo de la cual no están especificados para realizar. Esto es similar y, de hecho, puede ser mayor que la corriente máxima disponible de una referencia. Por lo tanto, si necesita un voltaje de referencia (es decir, está tomando una corriente casi nula), necesita una referencia de voltaje. (Para un regulador, basé esto en LM317, que probablemente esté cerca del peor de los casos, ya sea un diseño antiguo y ajustable)

Los reguladores de voltaje están diseñados para alimentar dispositivos con un voltaje constante. Pueden generar o hundir corrientes significativas, pero su voltaje de salida no es particularmente exacto; puede derivar significativamente a medida que cambia la carga o la temperatura, o incluso puede depender de resistencias externas para "programar" el regulador.

Un ejemplo de un regulador de voltaje es un LM7805, que tendrá una salida de 5V ± 250 mV (5%) y puede generar hasta 2A con un disipador de calor apropiado. No se especifica el coeficiente de temperatura.

Las referencias de voltaje tienen una salida mucho más precisa y estable, pero no pueden generar ni hundir ninguna cantidad significativa de corriente. Por lo general, se usan en circuitos analógicos de precisión, por ejemplo, con ADC.

Un ejemplo de referencia de voltaje es el TI REF02, que generará 5V ± 10 mV (0.2%), pero solo puede generar alrededor de 10 mA. Tiene un coeficiente de temperatura de 10 ppm / ° C. (Es decir, si su temperatura cambia en 1 ° C, su producción no cambiará en más de 10 ppm, o 0.001%).

Para su aplicación, el TC1223 no será suficiente. Está diseñado como un regulador de voltaje y tiene un voltaje de salida especificado dentro de un rango de ± 2.5%. (La especificación "V _R ± 0.5%" es un arenque rojo; este es un valor "típico", ¡y no está garantizado!) Necesitará una referencia de voltaje aquí; Si las resistencias externas son una molestia, use una referencia en serie en lugar de un diodo de derivación.

El concepto general y el circuito son los mismos entre las referencias de voltaje. La diferencia es cómo se implementan los detalles.

Hay dos topologías, serie o derivación, y se hace una referencia de LDO o voltaje en ambas topologías . No importa cuál uses, no. He usado algunas referencias de voltaje para un riel de potencia para aumentar la estabilidad de la electrónica analógica. También he usado LDO como referencia, cuando no quería agregar una referencia a la placa y no necesitaba precisión / estabilidad. Asegúrese de prestar atención a su carga y cuáles son sus requisitos.

Las diferencias son referencias de voltaje diseñadas con estas características en mente, para minimizar el error de voltaje.

• Ruido de voltaje
• Estabilidad a largo plazo
• Deriva de temperatura
• Histéresis térmica

Esto generalmente siempre aumenta el costo de las referencias de voltaje frente a un LDO. Las referencias de voltaje tienen capacidades de abastecimiento de corriente más bajas en un intercambio para otras características.

¿Tienes que decidir qué es más importante para ti, precisión o bajo precio? Si necesita precisión, se debe utilizar una referencia. Si se requiere un precio bajo, entonces un regulador de voltaje sería su mejor opción.