使用低静态电流小型器件准确测量生命体
眼下，“便携式未来”似乎近在咫尺，曾经庞大笨重的设备如今已变得轻巧便携。我在个人电子产品上对此有着亲身体会：以前的手机又重又慢，而现在的手机不仅外形纤薄，运行速度快，而且电池寿命也越来越长。
我在个人医疗保健应用中也看到了这一趋势。现在不需要去看医生就可以检查生命体征，一方面是因为血糖监测仪等设备的尺寸越来越小，可以放在掌心上，而且功耗越来越低。为了给用户提供反应灵敏的生命体征测量设备，血糖监测仪不断向功耗更低且电池寿命更长的趋势发展。
血糖监测仪是一种功耗超低的设备，并试图将静态电流 （iq） 降到尽可能低的限值，因为它们必须能够使用同一块电池（通常是轻巧的 3v 纽扣电池）进行至少 1，000 次测试。由于血糖监测仪开始需要更多的 bluetooth® 以及其他无线连接（如图 1 所示），要实现电池寿命足以支持 1，000 次测试已然成为一个问题。这是因为无线连接数量的增加反过来又增加了功耗、降低了电池寿命，因此需要多块纽扣电池 （220mah） 甚至 aaa 电池 （1，000mah），这导致设备的尺寸和重量都有所增加。
图 1：血糖检测仪系统图
解锁更高精度
随着系统功耗降低，保持高精度可能成为一项挑战，必须确保系统精度保持在较高水平；提高精度的一种方法是使用外部电压基准。外部电压基准通常是实用的，因为有多项技术（例如模数转换器的过采样技术）对基准电压的要求远高于典型内部电压基准所能达到的水平，包括提高初始精度、降低温度系数、降低噪声，甚至是不同的电压基准电平。此类要求通常难以在低功耗应用中实现，但 ref35 电压基准在低功耗方面具有出色的规格。它在 µa 以下的基准电平下具有高精度 （0.05%）、低温度系数 （12ppm/°c） 和 3.3ppm 峰峰值最低噪声。
低 iq 电压基准
ref35 是一种具有超低功耗的精密电压基准。ref35 系列的最大优势在于其典型值 650na 的低电源电流规格，以及在运行状态时可为 adc 或数模转换器 （dac） 拉出和灌入分别高达 10ma 和 5ma 的电流。这样一来，ref35 在系统采样时对整体系统功耗的影响就微乎其微了，如图 2 所示。
图 2：总功耗开销示例（估计百分百）
ref35 系列还提供在 1.024v 和5v 之间的宽电压范围选项，对采用纽扣电池的应用大有裨益。由于输出电压范围宽，您可选择适当的电压基准来更好地利用完整的满量程信号，从而灵活使用 adc。更高的输出电压也支持您灵活地为超低功耗 adc 供电，如使用 avdd 作为电压基准的 ads7042。
实现低静态电流的方式不止一种
除 ref35 系列外，ti 品类丰富的低功耗电压基准产品系列还包括多种选项，提供更多降低功耗的方法，其中一个方法是利用 ref3425 的使能功能，限制器件处于运行状态时的功耗。这是 ti ref3425 的一个特性，该器件是一个高精度电压基准，可在关断模式下实现 2.5µa 的iq。也可以使用负载开关关闭系统的各个部分来降低 iq，从而进一步降低血糖监测仪的待机电流。图 3 显示了几种常见的低功耗电压基准的功耗。
图 3：几种 ti 电压基准的典型iq
2.90mm × 1.5mm sot23-3 电压基准
ref35 也常用于连续采样的低功耗监测仪，如气体分析仪、个人辐射检测仪和烟雾探测器。此类低功耗应用在实现每分钟连续采样（多达数百次）的同时，仍能保持较小的电池外形尺寸。例如，由于辐射探测器的工作温度条件恶劣，ref35 在 –40°c 至 105°c 的温度范围内具有 12ppm/°c 的低温漂，可确保在整个温度范围内提供精密基准。此外，ref35 采用小尺寸 2.90mm × 1.5mm dbv 封装。由于外形尺寸小，您还可以灵活地添加无源器件进行额外噪声滤除，而且比典型的 sot23-3 封装仍要小。
结语
通过添加像 ref35 这样的低功耗电压基准，就可以提高 adc 和 dac 的精度，因此再也不用对低系统功耗和高系统精度进行取舍。无论您面向何种应用进行设计，ti 品类丰富的电压基准产品系列都能帮助您提高系统精度。
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图 2：总功耗开销示例（估计百分百）
ref35 系列还提供在 1.024v 和5v 之间的宽电压范围选项，对采用纽扣电池的应用大有裨益。由于输出电压范围宽，您可选择适当的电压基准来更好地利用完整的满量程信号，从而灵活使用 adc。更高的输出电压也支持您灵活地为超低功耗 adc 供电，如使用 avdd 作为电压基准的 ads7042。
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图 3：几种 ti 电压基准的典型iq
2.90mm × 1.5mm sot23-3 电压基准
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结语
通过添加像 ref35 这样的低功耗电压基准，就可以提高 adc 和 dac 的精度，因此再也不用对低系统功耗和高系统精度进行取舍。无论您面向何种应用进行设计，ti 品类丰富的电压基准产品系列都能帮助您提高系统精度。
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