在電子電路設(shè)計(jì)中，基準(zhǔn)電壓源的性能直接影響著整個(gè)電路的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。然而，基準(zhǔn)電壓源的灌電流和拉電流問(wèn)題常常給工程師們帶來(lái)困擾。下面我們就以 REF3025 基準(zhǔn)源芯片為例，詳細(xì)探討這一問(wèn)題。

問(wèn)題描述

當(dāng) VIN 大于 3.75V 時(shí)，REF3025 這個(gè)基準(zhǔn)源芯片輸出電壓會(huì)到 2.7V，而不是預(yù)期的 2.5V。這一現(xiàn)象嚴(yán)重影響了電路的正常工作，需要我們深入探究其背后的原因。

圖 1 問(wèn)題現(xiàn)象
原理圖如下所示，圖中輸出公式為：VOUT = 4 * (VIN - 2.5)。

圖 2 原理圖

問(wèn)題原因

經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的根源在于基準(zhǔn)源不能灌入電流。這是理解整個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵所在。

原因分析

由于運(yùn)放存在虛短特性，當(dāng)運(yùn)放輸入電壓超過(guò) 3.125V 時(shí)（實(shí)際上并不是到 3.7V 才會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題），反相輸入端電壓就會(huì)開始大于 2.5V。又因?yàn)樘摂嗟拇嬖?，必然?huì)向 REF3025 灌電流。此時(shí)的電流路徑如下所示：

圖 3 電流路徑
而 REF3025 不支持灌電流，所以當(dāng)輸入電壓 VIN 大于 3.125V 時(shí)，會(huì)導(dǎo)致 REF3025 的輸出不能維持為 2.5V，而是被拉高了。在 TI 官網(wǎng)論壇上也有人遇到了相同的問(wèn)題，那個(gè)人是使用 REF3025 為儀表放大器 INA828 提供基準(zhǔn)源，和這里遇到的問(wèn)題根因是一樣的。
可以看到 INA828 的內(nèi)部框圖，如果使用 REF3025 也是可能會(huì)產(chǎn)生這樣的問(wèn)題：

圖 4 INA828 內(nèi)部框圖
這個(gè)問(wèn)題和基準(zhǔn)源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，就像 NPN 射極輸出類的 LDO 一樣，不能接收灌電流。例如下圖（截取自《你好，放大器》）：

圖 5 NPN 射極輸出類 LDO

圖 6 相關(guān)示例

解決方案

針對(duì)這一問(wèn)題，我們可以采取以下幾種解決方案：

1. 更改放大倍數(shù)：通過(guò)合理調(diào)整電路的放大倍數(shù)，保證沒有電流灌入 REF3025，從而避免輸出電壓異常的問(wèn)題。
2. 更換其他的基準(zhǔn)源：例如 REF3125 或者 REF3325，這兩種基準(zhǔn)源支持灌入電流，能夠有效解決當(dāng)前遇到的問(wèn)題。
3. 增加電壓跟隨器：在 REF3025 輸出后增加電壓跟隨器輸出 2.5V 基準(zhǔn)源，因?yàn)殡妷焊S器可以支持灌電流，從而保證輸出電壓的穩(wěn)定性。