1. 背景

2DW232是一种国产的电压基准，具有典型值5ppm/℃的温漂系数。这个元件经历了2DW7系列、2DW232系列和2DW14系列的发展过程，最早能在1970年的电子元件手册里找到相关描述，是个很有历史感的国产元件。这个电压基准由两个反向连接的二极管组成，一只工作在正偏状态，另一只工作在反偏状态。工作电流合适时，这两只二极管的温度系数会相互抵消，得到低温漂的参考电压。

这种电压基准一般设计成6.2V的输出电压，因为这个电压下两只二极管比较容易有相反的温漂。而在工作电流方面，2DW232的典型值是5mA，2DW233是7.5mA，2DW234是10mA，2DW235是15mA，2DW236是20mA。这个元件的主要竞争品是国外的LTZ1000和LM399，而这两个元件是用反偏二极管和三极管来做温度补偿的。另外，这两个元件都做了片内恒温，所以指标远远超过2DW232系列。

2DW7系列分成A、B、C这3种型号，最早的温漂保证值只有50ppm/℃。用现代的眼光来看，这个指标简直不值一提；但考虑到70年代国内外都还在广泛使用标准电池作为电压基准，而标准电池的温漂一般有40ppm/℃，所以其实无所谓了。后来人们对2DW7C型号进行了更深入的研究，把指标提升到了5ppm/℃，还筛选了低温漂所需的工作电流，并用颜色标示。

第一张图是我自己拍的，第二张图是别人的，参考网址如下：2DW7的特性表——zhke、眉版及其他有需要的朋友请进 - 〓仪表工具专区〓 - 矿石收音机论坛 - Powered by Discuz! (XXXXXXXXXXXXXXX)

2DW232系列是后面出现的系列，分成2DW231-2DW236这6种型号，其中2DW231替代了2DW7A和2DW7B，2DW232到2DW236则替代了各种颜色的2DW7C。这个元件有对应的行业标准，名称是《SJ50033/150-2002 半导体分立器件2DW230-236型硅电压基准二极管详细规范》。2DW14系列好像是替代2DW232系列的产品，可以分成2DW14-2DW18这5种型号，分类的依据是老化速率；每种型号有分为A、B、C这3种，分别对应不同的工作电流。这个元件也有行业标准，名称是《SJ50033/150-2002 半导体分立器件2DW14-18型低噪声硅电压基准二极管详细规范》。想了解详细指标的同事可以查找相关标准，这里就不冒险引用了。

2. 测试过程与结果

测试这种元件其实还挺麻烦的，因为我们通常只能测电压，测电压的温漂还是有点麻烦的；而且，这种低温漂元件的温漂还很小，普通的电压测试方法还不够用。为此，我准备了Agilent 34401A六位半万用表和Advantest R6144电压电流源，并弄了个小小的加热器，以及测温度的PT100电阻。

这几个设备中，6144给电压基准供电，可以设置不同的工作电流；34401测量电压基准两端的电压差；加热器用来加热电压基准，加热的温度用PT100测出来。PT100电阻的阻值是用一个模块读取的，目前只精确到1℃，但已经不影响测试了。我将来打算用5位半万用表代替这个模块，但那是以后的事情了。

我最先测试的是2DW14C电压基准。按照设计，这个基准是工作在10mA电流下的，具有不超过5ppm/℃的温度系数，并且在55℃环境下、100小时内的老化水平不超过2ppm。测试结果如下图所示，我用Python程序控制了测试流程。

可以看出，我的测试系统还有不少问题，比如说温度测量有滞后，所以降温跟升温的电压测量结果有一点差异；比如温度测量精度不太够，所以温漂曲线变成了阶梯状；比如加热范围有限，测不到60℃以上的温度范围，也搞不定10℃以下的部分。不考虑这些问题的话，可以看出，2DW14C的温漂曲线基本上是开口向下的抛物线，抛物线顶点的位置取决于工作电流。如果工作在10mA的位置，那在55℃左右会有零温度系数点，其他位置则有大约7ppm/℃的温漂；如果设置在8mA，那零温度系数点就在30℃附近了。

除了2DW14C，我还对手头的其他电压基准做了测试，因为我很想知道这些元件有哪些差异。比如说，2DW7C（红点）的测试结果如下图所示（热滞部分的数据没有显示，下同）。

2DW7C的标称工作电流是5mA。根据我的测试，这个电流对应的零温度系数点是40℃，其他点的温度系数大概是5ppm/℃左右。这个元件应该是82年7月生产，这么长的时间都没失效，看来确实有两把刷子。

从这些测试结果可以看出，2DW系列电压基准都有零温度系数点，5ppm/℃指的是这些点以外的温度系数。不同型号对应的温度是不一样的，跟工作电流也有关系。我还测了2DW233的温度曲线，结果如下图所示（我修改了软件，这次会显示测到的电压）。

对2DW233的测试表明，工作电流会稍微影响元件的输出电压，虽然不是很明显。2DW233的标称工作电流是7.5mA，测试中的零温度系数点在45℃左右，而且其他点的温度漂移也要小一点。

3. 电路板测试

关于电压基准，有个将电路的输出设为10V的习俗。我沿用了这个设定，用2DW14C作为电压基准元件，用EE 1/8系列的低温漂金属膜电阻作为升压电阻，电阻的温漂选为5ppm/℃，配合运算放大器构成正反馈电路，将输出电压从6.2V升到10V。我选择15K和9K的电阻作为升压电阻，并通过串并联电阻+可调电位器来微调电压，配合34401万用表，将输出电压控制到10V±1mV的范围内。

如何配置2DW14C的工作电流是一个很重要的问题。我个人推测2DW14C是配合恒温设备使用的，如果将工作电流设为10mA，并将温度稳定在55℃左右，则2DW14C可以工作在零温度系数点，恐怕会有比肩LTZ1000的温度稳定性。我的电路中没有恒温设备，因此选择8mA的工作电流，此时零温度系数点在35℃左右，比较接近室温，满足大多数使用场景。该电路的测试结果如下图所示。

从结果上看，调整工作电流到8mA后，在20℃到40℃的温度范围内，2DW14C电压基准电路的温漂约为1.7ppm/℃，远超过标称的5ppm/℃。如果直接用标称的10mA工作电流，那零温度系数点就会落在55℃周围，测到的电路温漂如下图所示。

这个电路的温漂接近6ppm/℃，虽然没有明显超出标称指标，但跟第一个电路相比还是差了很多的。显然，使用2DW系列电压基准时，应当选择合适的工作电流，可以实现超出产品手册标称值的指标水平。