本文以潤石科技的並聯型基準參考源 RS431為例，講述如何精確地設置需要的輸出電壓，分析外部反饋電阻、輸出電流、輸出電壓變化對2.5V基準電壓帶來的影響，通過一系列的誤差分析，計算出合理的反饋電阻值，使 RS431的輸出電壓接近理論輸出值。另外，同眾多線性穩壓器的應用一樣， RS431內部也存在負反饋，在添加外部濾波電容時，需要考慮到穩定性問題，如何合理選擇電容值以保證 RS431輸出電壓的穩定。本文也有詳細介紹產生不穩定的原因，以及規避的方法。
1. 並聯型基準參考源RS431的穩壓原理
並聯型基準參考源，顧名思義基準源的輸出引腳是與負載並聯的，接法跟穩壓二極體很相似，但是原理上大不同。穩壓二極體靠的是達到一定電壓後齊納擊穿，來穩定輸出電壓。並聯型基準參考源內部存在負反饋，形成一個反饋環，實時調節吸入電流的大小。兩種器件都是靠串聯一個分壓電阻 Rs 來維持輸出電壓的穩定。並聯型接法的優點是在合理選擇Rs分壓電阻的封裝，散熱做好一些的前提下，電路整體可以承受很高的輸入電壓，RS431 的典型應用電路見 Figure 1。
Figure 1 RS431的典型應用電路
理想情況下，輸出電壓可以通過下面的公式計算：
2. 並聯型基準參考源 RS431 輸出電壓的誤差項及計算
RS431 輸出電壓的誤差項組成
RS431 內部等效的電路如 Figure 2 所示，有一個 2.5V 的基準源，內部還有一個誤差放大器，控制了內部三極體，然後通過外面的反饋電阻網絡分壓連接到同相端，這樣就構成了一個負反饋迴路。
Figure 2 RS431內部等效電路
輸出電壓的誤差項由下面6點組成：
下面給出在已知所需輸出電壓時，具體計算目標電阻 R1、R2 的方法：
RS431 輸出電壓準確計算例子：
若要得到比較高精度的輸出電壓，建議反饋電阻採用 E96 系列。
3. 並聯型基準參考源 RS431負反饋等效模型
把應用電路 Figure 2 進行等效變換，可以得到 Figure 3 所示的負反饋等效模型，主要是把RS431輸出端的分流三極體的阻抗等效為串聯的阻抗。跟大部分運放一樣，正是因為有開環輸出阻抗的存在，直接對地並聯負載電容，會在反饋迴路中引入一個極點，造成負反饋迴路的延遲，引起輸出振蕩。當然負載電容也存在一定的 ESR，為反饋迴路提供一個頻率點比此極點靠後的零點，只要零點的位置合適，也就是說，讓閉環增益曲線不以 20dB/dec 的速度跟開環增益曲線相交，電路還是能保持穩定的。
Figure 3 RS431負反饋等效模型
分析負反饋迴路的穩定性，波特圖是很好的工具，只需要把開環增益曲線，閉環增益曲線得到，總的原則是只要閉環增益曲線不以 20dB/dec 的速度與開環增益曲線相交，也就是說環路增益曲線不會以 -40dB/dec 的速度衰減，那麼認為負反饋迴路可以保持穩定工作。
Figure 4 RS431負反饋迴路波特圖分析
Figure 5 RS431 穩定性邊界圖
Figure 4 列出了 RS431 的開環增益曲線，同時列出了三條不同顏色的閉環增益曲線。藍色的曲線由於負載電容取值不大不小，使得閉環增益曲線以 20dB/dec 的速度與開環增益曲線（黑色曲線）相交，如藍色的圓圈所示，這樣RS431輸出電壓會振蕩。相反，紫色曲線的負載電容取值比較小，橙色曲線的負載電容比較大，都會使得閉環增益曲線以 0dB/dec 的速度與開環增益曲線相交，這樣RS431 的輸出電壓會穩定而不發生振蕩。
Figure 5 給出了不同 IKA 電流下，如何選擇負載電容才會讓 RS431 輸出電壓穩定，分為 A，B，C，D 四條邊界曲線，曲線包圍內的區域都是不穩定的，需要在對應的 IKA電流下，選擇負載電容落在邊界曲線外部，同時預留 5 倍的電容值裕量，這樣一定可以保證 RS431 穩定工作。
4. 並聯型基準參考源 RS431 輸出電容如何合理取值
在深度負反饋，也就是閉環增益曲線為 0dB時，最容易發生振蕩，因此下面的幾幅圖片很具有代表性。
測試條件：RS431 輸出2.5V，IKA電流為10mA，選擇不同的負載電容觀察輸出電壓穩定性。
Figure 6 RS431負載電容 1nF
Figure 7 RS431負載電容 100nF
Figure 8 RS431負載電容 1uF
Figure 9 RS431負載電容 10uF
總結來看，RS431 負載電容在 100nF 時，輸出電壓振蕩比較明顯，當負載電容小於 1nF 或者大於 10uF 時，輸出電壓穩定。考慮到MLCC電容的容值受溫度，直流偏置電壓的影響，建議實際的負載電容值 CL < 1nF 或者 CL > 22uF。
5. 潤石科技公司簡介
江蘇潤石科技有限公司成立於2014年8月，是一家專注於高性能、高品質模擬/混合信號集成電路研發和銷售的高科技半導體企業，已完成多個門類的晶片設計和開發，主要包括精密運算放大器、高速運算放大器、通用運算放大器、低噪聲運算放大器、微功耗運算放大器、微功耗比較器、模擬開關、電源管理、數據轉換器等，產品廣泛用於工業控制、醫療設備、安防監控設備、儀器儀表、汽車電子、智能家居以及消費類電子等領域。公司總部位於江蘇省無錫市，深圳設有市場銷售和技術服務中心，在北京、上海、天津、廣州、鄭州、杭州、臺北等地均有駐地人員就近提供全方位的服務。