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温度如何影响电压参考的输出？什么是温度系数规格？
电压基准产生稳定的电压，理想情况下与电源电压，温度，负载和其他外部因素的变化无关。它们广泛用于数据转换器，电源，测量和控制系统。这种系统的精度可以直接受所用电压基准的精度影响。
有几个规范允许我们表征电压参考精度的各个方面。本文着眼于温度系数（温度系数）规范，该规范描述了温度引起的电压基准输出变化。
什么是温度系数规格？
虽然电压参考的输出应理想地与温度无关，但实际电压参考表现出温度引起的输出变化。下图显示了LT1021-5的输出。标称输出电压为5 V，但正如您所看到的，它不是100％独立于温度。
电压参考的温度系数（或温度漂移）是表征温度引起的输出误差的规范。常用方法使用以下等式：
该方法考虑了指定温度范围内的误差（T max - T min）。在此温度范围内，减去输出的最大值和最小值，以找出输出的最大变化（V max - V min）。最大输出变化除以温度范围乘以标称输出值（V nominal）。
结果乘以106，以ppm /°C（百万分之一/°C）指定温度系数。下图显示了输出电压的上限和下限以及LT1021-5参考电压的温度限制。
边界形成一个框，其中框对角线与上述等式给出的温度系数成比例。如您所见，V max和V min分别约为5.001 V和5 V. 考虑到-50°C至125°C的温度范围，我们获得：
根据LT1021-5的数据表，温度系数的典型值为2 ppm /°C。注意，V max和V min不一定与T max和T min相关。它们只是在T min到T max的温度范围内确定输出电压的最大值和最小值。
漂移曲线：温度漂移和漂移误差
温度系数规范没有给出温度引起的变化的形状，考虑一个标称输出为5 V，温度系数为1.14 ppm /°C的电压基准。我们看到LT1021-5展示了这些规格（第一张图）; 但是，我们可以设想这些规格的无数电压参考。两个假设的例子如下两张图所示。
温度系数规格的单位（ppm /°C）可能误导我们错误的观点，即误差是线性的，这意味着如果我们将温度提高1°C，输出电压将改变1 ppm。但是，我们看到tempco的定义方式并未向我们提供有关变体形状的任何信息。它只给我们在指定温度范围内可以预期的最大变化。
由于误差不是线性的，因此一些制造商在多个温度范围内给出器件的温度系数。例如，MAX6025A被指定为-40°C至+ 85°C范围内的20 ppm /°C器件。但是，在0°C至+ 70°C的范围内，其温度系数为15 ppm /°C。因此，根据应用的工作温度范围，我们可以将MAX6025A视为20 ppm /°C或15 ppm /°C器件。请注意，温度系数是在指定的温度范围内给出的。我们可以用它来估计只在指定范围内的错误。除非很好地理解给定设备的温度特性，否则估计误差超出指定范围是不可取的。
如何计算温度系数
让我们看看我们如何确定系统所需的温度系数。例如，假设我们有一个10位ADC，电压参考用于设置ADC满量程值。假设我们希望温度引起的误差小于系统的一半LSB。
因此，我们需要一个温度系数小于4.88 ppm /°C的电压基准。对于上述计算，我们仅旨在满足一个条件：保持参考电压的总变化低于LSB的一半。温度系数为4.88 ppm /°C时，我们知道参考电压的总变化小于半LSB。我们可以得出关于参考电压绝对值的结论？我们可以考虑两种极端情况：
- 参考电压的最小值是其标称值（V FS），其最大值是V FS + 0.5 LSB。
- 参考电压的最大值是其标称值（V FS），其最小值为V FS - 0.5 LSB。
如你所见，4.88 ppm /°C的温度系数可确保变化小于LSB的一半（无论变化的形状如何）。但是，根据给定器件的电压漂移特性，绝对值可介于V FS - 0.5 LSB至V FS + 0.5 LSB之间。因此，如果特定应用要求将绝对值保持在LSB的一半以下，我们可以简单地选择一个电压参考，使变化保持在¼LSB以下。漂移越低，产品的成本就越高。因此，我们需要仔细考虑设计要求，以避免过度设计。
此外，请注意，上两张图了假设的电压漂移特性。许多实际电压基准，尤其是补偿带隙器件，具有S形曲线（见图5）。
电压基准的自加热
用于指定器件温度系数的温度范围是指芯片温度。器件中消耗的功率可导致管芯温度与环境温度之间的差异。在这种情况下，我们应该估算芯片温度并根据芯片温度范围计算漂移误差。
电压基准测量技术基础知识综述
电压基准广泛用于数据转换器，电源，测量和控制系统。电压参考的温度系数（tempco）允许我们表征参考输出中的温度引起的误差。
用于计算温度系数的常用方法如第一个公司所示。值得注意的是，温度系数规范并未向我们提供有关温度变化形状的任何信息。它只允许我们计算在指定温度范围内可能发生的最大误差。
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