如本基準電壓源系列的前幾篇文章所述，使用運算放大器反饋和基準電壓源產生任意幅度的直流電流是一個簡單明了的過程。到目前為止，我們已經討論了幾種外部運算放大器架構，以實現電流源和灌電流的單個或網絡。在本系列的最后一部分中，我們將討論一種利用基準電壓源本身反饋的架構。讓我們首先考慮基準電壓源的符號及其實際功能框圖，如下圖1所示。

圖1：基準電壓源及其功能框圖

我們借用了齊納二極管的符號，因為這本質上是基準電壓源的行為方式;然而，這種行為是通過巧妙的設計而不是簡單的設備物理來實現的。考慮在之前的帖子中使用的自參考（陰極參考連接）配置，如下圖2所示。

圖 2：基準電壓典型操作

那么，關于這種設置，我們能說些什么呢？首先，我們可以大大簡化和定義圖2中所有電流的情況，如公式1所示。

也就是說，我偏見是運算放大器靜態電流的總和，IQ和發射極電流 i和，雙極結型晶體管 （BJT）。公式2進一步簡化了這一過程，承認在正常工作期間，運算放大器靜態電流與發射極電流相比可以忽略不計。

公式3和4定義了發射極電流，從基極-發射極結的二極管方程開始，假設正向偏置操作具有標稱理想因數。

如上式4所示，必須存在一些基極-發射極電壓來維持IBIAS。這當然意味著圖 2 中的 vref 和 VREF 之間存在非零差異;我們將通過公式5中的VREF和小擾動電壓εv來解釋這一點。

我們現在可以定義ε在基極-發射極電壓和運算放大器增益如公式6和7所示。

顯然，在理想運算放大器情況下，εv 降至零;但是，讓我們考慮一些非常保守的價值觀。下面的公式8求解了公式7，假設維持IBIAS所需的vBE為0.5V，運算放大器的增益為平庸的104。

對于1.25V基準電壓源，這表示大約千分之四或40ppm的誤差，也就是說，這種誤差可以安全地視為可以忽略不計。

現在考慮一下當我們增加輸入電壓時εv會發生什么，因此IBIAS;具體來說，假設我們從某個任意工作點將IBIAS加倍，如公式9和10所示。

支持IBIAS翻倍所需的VBE變化現在可以通過將公式10除以公式9并簡化公式11至13中的項來得出。

最后，我們可以推導出支持加倍IBIAS所需的εv變化方程，如公式14和15所示。

將室溫值代入熱電壓VT，并（再次）假設平庸的運算放大器增益為104，我們可以求解公式15，得到使IBIAS加倍所需的Δεv保守值，得到下面的公式16。

在這種情況下，每次IBIAS加倍時，vref處的電壓僅增加1.792μV。正是這種運算放大器增益與基極-發射極二極管的指數IV特性的倍增，模擬了齊納擊穿行為。

以不同的方式連接基準電壓源，我們可以利用其內部運算放大器來產生一個簡單的吸電流，如下圖3所示。

圖 3：簡單基準電壓源衍生吸電流

為了直觀地了解這里發生的情況，請考慮插入的功能圖來代替符號，如下面的圖 4 所示。

圖 4：簡單的吸電流功能圖

請注意，VIN、RBIAS和BJT電路實質上充當運算放大器的反相輸出級。因此，我們可以將總組合折疊成一個新的運算放大器符號，具有新的增益、AT和反向輸入極性，如圖5所示。

圖5：簡單的吸電流功能圖和等效電路

因此，我們得出了本系列第一篇文章中討論的相同吸電流電路。

審核編輯：郭婷