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，如图 4 所示。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。
图 4：采用 SOT-23 6 引脚封装的 REF35
其他资源
阅读有关如何降低数据采集系统功耗以及如何确保自动化流程精度的技术文章。
下载“使用电压基准进行设计的提示和技巧”电子书。
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。
