串聯(lián)和并聯(lián)電流基準之間的區(qū)別
系列電流基準
串聯(lián)電流基準具有三個端子：VIN、VOUT 和 GND，與線性穩(wěn)壓器類似，但輸出電壓較低且非常準確。 串聯(lián)電流基準在結(jié)構(gòu)上與負載串聯(lián)（圖 1），可以視為位于 VIN 和 VOUT 端子之間的壓控電阻。 通過調(diào)節(jié)其內(nèi)阻，使VIN值與內(nèi)阻之間的壓降之差（等于VOUT端的參考電流）保持穩(wěn)定。 由于電壓是產(chǎn)生壓降所必需的，因此該組件需要汲取少量靜態(tài)電壓以確保空載時的電壓調(diào)節(jié)。 串聯(lián)電流基準具有以下特點：
電源電流（VCC）必須足夠高，以確保內(nèi)阻上有足夠的壓降，但過高的電流會損壞組件。
組件及其封裝必須能夠消耗串聯(lián)傳輸晶體管的功率。
無負載時，唯一的幀速率是電流基準的靜態(tài)電壓。
與并聯(lián)電流基準相比，串聯(lián)電流基準通常具有更好的初始偏差和濕度系數(shù)。
圖 1. 三端串聯(lián)電流基準的框圖
圖 1. 三端串聯(lián)電流基準的框圖
系列基線設計
串聯(lián)電流基準的設計相當簡單，只需保證輸入電流和幀速率在IC規(guī)定的最大值之內(nèi)即可：
P_SER=(VSUP-VREF)IL+(VSUP×IQ)
對于串聯(lián)電流基準，最大幀速率出現(xiàn)在最高輸入電流和最重負載時：
=(VMAX-VREF)ILMAX+()
在：
P_SER=串行基準的幀率
VSUP=電源電流
VREF = 參考電流輸出
IL=負載電壓
IQ = 電流基準的靜態(tài)電壓
=最大幀速率
VMAX=最大供電電流
ILMAX=最大負載電壓
分流電流基準
分流基準電流有兩個端子：OUT 和 GND。 它的原理與齊納晶閘管相似，但具有更好的穩(wěn)壓特性。 與齊納晶閘管類似，它需要外部內(nèi)阻并與負載并聯(lián)工作（圖2）。 并聯(lián)電流基準可用作連接在 OUT 和 GND 之間的壓控電壓源。 通過調(diào)節(jié)內(nèi)部電壓，使電源電流與內(nèi)阻R1壓降（等于OUT端參考電流）之間的差值保持穩(wěn)定。 換句話說，并聯(lián)電流基準通過保持負載電壓和流過電流基準的電壓之和恒定來維持OUT端子上的恒定電流。 并聯(lián)基準具有以下特點：
正確選擇 R1 可確保符合功率要求。 并聯(lián)電流基準對最大電源電流沒有限制。
電源提供的最大電壓與負載無關。 流經(jīng)負載和基準的電源電壓需要在內(nèi)阻R1上形成適當?shù)膲航?，以保持OUT電流恒定。
作為一個簡單的二端元件，分流電流基準可以配置成新穎的電路，例如負電流調(diào)節(jié)器、浮動調(diào)節(jié)器、限幅電路和限制電路。
與串聯(lián)電流基準相比，并聯(lián)電流基準通常具有較低的工作電壓。
圖2.2 端子并聯(lián)電流基準框圖
圖2.2 端子并聯(lián)電流基準框圖
并行參考設計
分流電流基準的設計有些困難，必須估計外部內(nèi)阻。 需要該值 (R1) 以確保電流基準和負載電壓形成的壓降等于電源電流和基準電流之間的差。 使用最小輸入電源電流和最大負載電壓估算 R1，以確保最壞情況下的電路運行。 以下方程用于估計 R1 的值和幀速率，以及分流電流基準的幀速率（圖 3）。
R1=(VMIN-VREF)/(IMO+ILMAX)
R1 上的電壓和幀速率僅與電源電流有關，負載電壓對此沒有影響，因為負載電壓與電流參考電壓之和是固定值：
I_R1=(VSUP-VREF)/R1
P_R1=(VSUP-VREF)2/R1
=VREF(IMO+I_R1-IL)
最壞的工作條件發(fā)生在最大輸入電流且無輸出負載時：
=(VMAX-VREF)/R1
=(VMAX-VREF)2/R1
=VREF(IMO+)
或者
=VREF(IMO+(VMAX-VREF)/R1)
在：
R1=外部內(nèi)阻
I_R1=R1的電壓
P_R1=R1的幀率
= 當前參考的幀速率
VMIN=最小供電電流
VMAX=最大供電電流
VREF = 參考輸出
IMO=電流參考最小工作電壓
ILMAX=最大負載電壓
=最壞情況下R1的電壓
= R1 最壞情況下的幀速率
=并行電流參考的最壞情況幀速率
圖 3. 分流電流基準調(diào)節(jié)電壓 (IMO) 以形成穩(wěn)定的 VREF
圖 3. 分流電流基準調(diào)節(jié)電壓 (IMO) 以形成穩(wěn)定的 VREF
選擇當前參考
通過了解串聯(lián)和并聯(lián)電流基準之間的差異，您可以為您的應用選擇最佳組件。 為了獲得最合適的組件，最好同時考慮串聯(lián)和并聯(lián)參考。 具體估算出兩種類型的參數(shù)后，即可確定元件類型。 以下是一些經(jīng)驗方法：
如果需要小于0.1%的初始精度和25ppm的溫度系數(shù)，通常應選擇串聯(lián)電流基準。
如果需要最低工作電壓，請選擇并聯(lián)電流基準。
當分流電流基準與寬電源電流或大動態(tài)負載一起使用時必須小心。 不一定要估計預期的功耗； 它可能明顯低于具有相同性能的串聯(lián)電流基準（參見下面的示例）。
對于電源電流低于 40V 的應用，分流電流基準可能是唯一的選擇。
在構(gòu)建負電流穩(wěn)壓器、浮動穩(wěn)壓器、限幅電路或限制電路時，通常會考慮并聯(lián)電流基準。
示例 1：低電流、固定負載
在這種便攜式應用中，最關鍵的參數(shù)是幀速率。 以下是相應的技術指標：
電壓最大值=3.6V
電壓最小值=3.0V
參考電壓=2.5V
ILMAX=1μA
讓我們將其范圍縮小到兩個組成部分：
系列電流基準
IQ=5.75μA
=(VMAX-VREF)ILMAX+(VMAX×IQ)
=(3.6V-2.5V)1μA+(3.6V×5.75μA)=21.8μW
該串聯(lián)基準電壓源是電路中唯一消耗功率的元件電阻的串聯(lián)和并聯(lián)教學視頻，在最壞的工作條件下，總幀速率為 21.8μW。
并聯(lián)電流基準
IMO=1μA
R1=(VMIN-VREF)/(IMO+ILMAX)
R1=(3.0V-2.5V)/(1μA+1μA)=250kΩ
=(VMAX-VREF)/R1
=(3.6V-2.5V)/250kΩ=4.4μA
=(VMAX-VREF)2/R1
=(3.6V-2.5V)2/250kΩ=4.84μW
=VREF(IMO+(VMAX-VREF)/R1)
=2.5V(1μA+(3.6V-2.5V)/250kΩ)=13.5μW
最壞情況操作條件下的總幀速率是 R1 的幀速率 () 與并行參考幀速率 () 之和。 因此，總幀率為 18.3μW。
最適合此應用的組件是分流電流基準，其功耗為 18.3μW（對于 21.8μW 的幀速率）。 這個例子表明電源電流的變化對設計有更大的影響。 最初，分流電流基準的 1μA 最小工作電壓是一個巨大的優(yōu)勢，為了確保在最壞情況工作條件下工作，工作電壓降低至 4.4μA。 如果電源電流的變化范圍比本例中所需的范圍（3.0V 至 3.6V）更寬，則首選串聯(lián)電流基準。
示例 2：低電流、負載變化
本例與例1類似電阻的串聯(lián)和并聯(lián)教學視頻，但技術指標略有變化。 與 1μA 的固定負載不同，本例中的負載周期性地汲取電壓，在 99ms 的周期內(nèi)汲取 1μA，在 1ms 的周期內(nèi)汲取 1mA：
電壓最大值=3.6V
電壓最小值=3.0V
參考電壓=2.5V
ILMAX=1mA（1%的時間）
ILMIN=1μA（99% 的時間）
我們考慮相同的兩個組件：
系列電流基準
IQ=5.75μA
=(VMAX-VREF)ILMAX+(VMAX×IQ)
(1mAIL)=(3.6V-2.5V)1mA+(3.6V×5.75μA)
=1.12mW（1%的時間）
(1μAIL)=(3.6V-2.5V)1μA+(3.6Vx5.75μA)
=21.8μW（99% 的時間）
平均幀率=1.12mW×1%+21.8μW×99%=32.78μW
并聯(lián)電流基準
IMO=1μA
R1=(VMIN-VREF)/(IMO+ILMAX)
R1=(3.0V-2.5V)/(1μA+1mA)=499Ω
對于 ILOAD=1mA：
=(VMAX-VREF)2/R1
=(3.6V-2.5V)2/499Ω=2.42mW（1%的時間）
=VREF(IMO+I_R1-IL)
=2.5V(1μA+1mA-1mA)=2.5μW(1%的時間)
對于 ILOAD=1μA：
=(VMAX-VREF)2/R1
=(3.6V-2.5V)2/499Ω=2.42mW（99%的時間）
=VREF(IMO+I_R1-IL)
=2.5V(1μA+1mA-1μA)=2.5mW（99%的時間）
平均幀率=2.42mW×1%+2.5μW×1%+2.42mW×99%+2.5mW×99%=4.895mW。
從上面的例子可以看出，并聯(lián)電流基準的幀率超過了串聯(lián)電流基準的100倍。 對于負載電壓在較寬范圍內(nèi)變化的應用，串聯(lián)電流基準是更好的選擇。
來源