SoC应用中混合信号器件创建高精度模拟参考电压

"电源技术中的利用混合信号器件提供高精度模拟参考电压 电源技术" 在电源技术中，混合信号器件的使用已经成为一种趋势，尤其是在系统级芯片（SoC）的设计中。SoC器件集成了模拟和数字电路，能够将模拟信号转化为数字信号，并在数字域内进行处理。这样的设计大大减少了芯片的体积，提高了集成度。对于那些只需要基本模拟功能，如比较器和模数转换器（ADC）的应用，通常不需要提供模拟输出引脚，因为最终的处理都在数字领域完成。 然而，尽管大部分信号处理是数字的，但有些应用仍然需要高精度的模拟参考电压。例如，一个ADC的输入范围可能是0到5V，但实际输入信号可能只有±20mV。在这种情况下，为了使ADC能够正确地测量这些小信号，需要使用外部参考电压来对输入信号进行直流偏置，将其调整到ADC的工作范围内。测量后，可以通过固件消除这个偏置。这种情况下，生成模拟参考电压的挑战在于，芯片本身可能没有模拟输出引脚，而生成高精度的参考电压需要巧妙的方法。 解决这个问题的一种基本策略是使用电阻分压器电路。如图1所示，简单地将供电电压通过两个电阻进行分压可以得到一个参考电压。然而，这种方法的缺点是参考电压直接依赖于供电电压的变化，缺乏稳定性。为了解决这个问题，可以引入控制回路（如图1b），通过监测参考电压并动态调节电阻来保持恒定的参考值。这通常需要一个可以接地或设置为高阻态的控制引脚，以实现参考电压的调节。 除了电阻分压器，还可以利用其他方法来生成高精度的模拟参考电压，如带隙基准源和带隙电流源。带隙基准源利用半导体材料的物理特性，如硅的禁带宽度，生成一个温度稳定的参考电压。带隙电流源则是基于相同原理，但生成的是电流参考，它可以与电阻配合使用来产生所需的电压参考。 在没有模拟输出引脚的SoC设计中，可以通过外部无源组件（如精密电阻和电容）与内部数字控制逻辑相结合，实现模拟参考电压的生成。例如，可以使用数字电位器或者DAC（数模转换器）来模拟电阻调节，根据数字指令改变参考电压。这种方法允许在数字域内调整参考电压，同时避免了增加额外的模拟输出引脚。 电源技术中的混合信号器件设计要求在节省芯片空间的同时，保证高精度的模拟参考电压。通过采用各种电路设计技巧，如电阻分压、带隙基准源和数字控制的模拟电压生成，可以在不增加复杂性的情况下满足这些要求。对于SoC设计师来说，理解并掌握这些技术是至关重要的，以确保系统性能的稳定性和准确性。