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参考源漂移如何影响系统精度(YUNSWJ 解读版)

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云深无际
发布2026-01-23 20:38:39
发布2026-01-23 20:38:39
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LT1021 的数据手册实在是宝贝,这篇文章解读里面的参考漂移如何影响系统精度,以及如何通过 TRIM 引脚微微修正。

Effect of Reference Drift on System Accuracy

参考漂移如何影响系统精度

原文在说什么

A large portion of the temperature drift error budget in many systems is the system reference voltage.

在很多系统中,温度漂移误差预算里最大的一块,往往来自“参考电压”本身;不是 ADC、不是放大器、不是算法,而是 Vref。(这个结论是比较出乎常理的)

This graph indicates the maximum temperature coefficient allowable if the reference is to contribute no more than 0.5 LSB error to the overall system performance.

关键点:0.5 LSB 规则

图不是随便画的,它基于一个系统级容许原则:参考源的温漂,只允许占系统误差的 0.5 LSB。为什么是 0.5 LSB?因为超过 0.5 LSB,系统就会出现码跳变/非单调风险

The example shown is a 12-bit system designed to operate over a temperature range from 25°C to 65°C.

设定条件:

12-bit 系统

校准在 25°C

工作到 65°C→ ΔT = 40°C

It can be seen from the graph that the temperature coefficient of the reference must be no worse than 3ppm/°C if it is to contribute less than 0.5LSB error.

这是整页最重要的一句话

12-bit → 1 LSB = FS / 4096,0.5 LSB = FS / 8192 ≈ 122 ppm(满量程),ΔT = 40°C

所以允许的 TC 上限:

这不是经验值,是严格预算推出来的。

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图的纵轴:

Maximum Temperature Coefficient for 0.5 LSB Error (ppm/°C)

横轴:

Temperature Span (°C)

不同曲线:8-bit,10-bit,12-bit,14-bit

图的“隐藏结论”

分辨率每提高 2 bit,允许的参考 TC 大约就要再降低一半到四分之一

换句话说:

分辨率

允许 TC(ΔT≈40°C)

12 bit

~3 ppm/°C

14 bit

~1 ppm/°C

16 bit

<0.3 ppm/°C(几乎不可能靠裸基准做到)

这张图在逻辑上已经证明:只靠“选一个好基准”是不够的,必须引入补偿或控温。

比如我现在的目标是:10 V 基准,只有十 µV 级漂移→ 1 ppm 级

这意味着什么?即便是 LT1021-10B(2–5 ppm/°C),在 ±10°C 内→ 也必然超预算。所以:这张图不是在“评价 LT1021 好不好”,而是在告诉我们;系统精度已经逼着工程师必须做温度补偿。

Trimming Output Voltage – LT1021-10

10V 版本的修调:能用,但要克制

Trim 引脚等效阻抗:≈12 kΩ

开路等效电压:≈5 V

Trim → 输出的衰减:70:1

推荐驱动源阻抗:≤3 kΩ

Trim 不是“直接加在输出上的偏置”

Trim 实际是在内部参考网络的一个高阻节点,外部源阻抗、噪声、温漂→ 都会被耦合进核心

这就是为什么 datasheet 强调:

to minimize changes in the LT1021 TC with output trimming

±70 mV 的大 trim 范围是“危险的自由”

This allows ±70mV trim range…

这对“调到整数值”很方便,但大幅 trim 会显著拉高 TC,所以 后面立刻给了一个更聪明的做法(C 级)

LT1021-10 “C” version 的特殊说明

The LT1021-10 “C” version is pre-trimmed to ±5mV and therefore can utilize a restricted trim range.

这里说的不是“B 级 / C 级精度”,而是 工厂已经帮你把绝对值拉到 ±5 mV 内

然后:

*A 75k resistor in series with a 20kΩ potentiometer will give ±10mV trim range.*Effect on the output TC will be only 1ppm/°C for the ±5mV trim needed…

Trim 本身不可怕,可怕的是“无限自由的 trim”。在小范围 trim(±5~10 mV)内调整应该严格限制源阻抗,使用稳定的多圈 cermet→ TC 代价 ≈ +1 ppm/°C

LT1021-5 的修调说明

这一段看起来在讲 5V 版本,但它的“逻辑价值”非常高。

Trim 引脚 TC:−1.7 mV/°C

输入阻抗:≈100 kΩ

Trim → 输出衰减:13:1

然后一句非常重要的话:

For the voltage trimming not to affect reference output TC, the external trim voltage must track the voltage on the trim pin.

如果给 trim 的电压“温度行为”和内部节点不一致,就相当于把一个新的 TC 注入进系统了。

这就是为什么他们推荐:特定的 R1/R2 比值,特定的拓扑:并明确说:

so the exact values shown should be used

读到这里我知道了所有 trim 本质上都是“模拟注入”,必须为它的温度行为负责。

LT1021-7(没有 trim 引脚)这一段的隐含信息

The 7V version of the LT1021 has no trim pin because the internal architecture does not have a point which could be driven conveniently…

这句话其实是在“泄露架构信息”:不是每个版本都能安全地“插手内部基准”,有些版本根本不允许模拟 trim

那国内的这些数据手册我就学不到这些了
那国内的这些数据手册我就学不到这些了

那国内的这些数据手册我就学不到这些了

但即便如此:

the output of the LT1021 can be loaded with a trim potentiometer

也就是说我们仍然可以在外部做调整,但这已经是“系统级手段”,不是芯片级。

一旦精度要求高到一定程度,修调一定会上移到系统层(数字/算法/架构),而不是停留在芯片引脚上。

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