Источник опорного напряжения

Устройство относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других элементов автоматики. Технический результат заключается в упрощении схемы при высокой температурной стабильности выходного напряжения. Технический результат достигается за счет устройства, которое содержит первый и второй транзисторы, базы которых объединены и подключены к выходу устройства, первый резистор, эмиттер первого транзистора, общую шину, второй резистор, эмиттер второго транзистора, первый вывод второго резистора, третий резистор, второй вывод второго резистора, повторитель тока, третий резистор, коллектор второго транзистора, точку соединения коллектора первого транзистора, базу третьего транзистора, питающий вход повторителя тока, шину питания, коллектор третьего транзистора. 4 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в стабилизаторах напряжения, аналогово-цифровых преобразователях и других элементах автоматики и вычислительной техники.

Известны температурно стабильные источники опорного напряжения, содержащие в своем составе как биполярные так и полевые КМОП транзисторы [Shin-ichi Koazechi. Reference voltage generator of a band-gap regulator type used in CMOS transistor circuit / US patent No. 5568045, Oct. 22, 1996], что позволяет реализовать его только при использовании БиКМОП технологии.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является ИОН, приведенный в [Ali Tasdighi/ Lou cost programmable lou dropout regulator / US patent No. 6005374, Dec. 21, 1999].

На фиг.1 приведена схема прототипа, содержащая первый и второй транзисторы, базы которых объединены и подключены к выходу устройства, а их коллекторы соединены с шиной питания, первый резистор, включенный между эмиттером первого транзистора и общей шиной, второй резистор, включенный между эмиттером второго транзистора и первым выводом второго резистора, третий резистор, включенный между вторым выводом второго резистора и общей шиной, операционный усилитель, инвертирующим входом подключенный к первому выводу второго транзистора, неинвертирующим входом подключенный к эмиттеру первого транзистора, выходом - к затвору полевого транзистора, исток которого подключен к шине питания, а сток соединен с выходом устройства.

Недостатком прототипа является его сложность, обусловленная применением операционного усилителя.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение схемы при сохранении высокой температурной стабильности.

Для решения поставленной задачи в схему прототипа, содержащую первый и второй транзисторы, базы которых объединены и подключены к выходу устройства, первый резистор, включенный между эмиттером первого транзистора и общей шиной, второй резистор, включенный между эмиттером второго транзистора и первым выводом второго резистора, третий резистор, включенный между вторым выводом второго резистора и общей шиной, введены повторитель тока и третий резистор, причем вход повторителя тока соединен с коллектором второго транзистора, выход повторителя тока подключен к точке соединения коллектора первого транзистора и базы третьего транзистора, питающий вход повторителя тока подключен к шине питания, коллектор третьего транзистора соединен с шиной питания, а его эмиттер подключен к выходу устройства.

Заявляемый ИОН (фиг.2) содержит первый транзистор 1 и второй транзистор 2, базы которых объединены и подключены к выходу устройства, первый резистор 3, включенный между эмиттером первого транзистора 1 и общей шиной, второй резистор 4, включенный между эмиттером второго транзистора 2 и первым выводом третьего резистора 5, второй вывод которого соединен с общей шиной, повторитель тока 6, вход которого соединен с коллектором второго транзистора 2, выход повторителя тока 6 соединен с коллектором транзистора 1, вход питания повторителя тока 6 соединен с шиной питания, третий транзистор 7, коллектор которого подключен к шине питания, база - к выходу повторителя тока 6, а эмиттер соединен с выходом устройства.

Работу заявляемого ИОН можно пояснить следующим образом.

Если коэффициент передачи повторителя тока 6 равен единице, токи эмиттеров первого транзистора 1 и второго транзистора 2 должны быть равны. В то же время сумма сопротивлений резисторов 4 и 5 должна быть больше сопротивления первого резистора 3. Поэтому равенство токов эмиттеров первого транзистора 1 и второго транзистора 2 возможно только после рассогласования площадей эмиттеров. Поэтому справедливым оказывается следующее уравнение для контурного тока I1 (фиг.2):

I 1 R 4 + I 1 R 5 + U Б Э .2 = I 1 R 3 + U Б Э .1 ( 1 )

где Ri - сопротивление соответствующего резистора; UБЭ.i - напряжение база-эмиттер соответствующего транзистора. Если выполняется условие R5 = R3, то из выражения (1) следует:

I 1 = U Б Э .1 U Б Э .2 R 4 = Δ U Б Э R 4 ( 2 )

Поскольку ток I1, по сути, представляет собой ток эмиттера первого транзистора 1 и второго транзистора 2, то это означает, что ток эмиттера пропорционален разности напряжений база-эмиттер и имеет положительный температурный дрейф.

Таким образом, для выходного напряжения заявляемого ИОН можно записать:

U В Ы Х = R 3 R 4 ϕ T ln N + U Б Э .1 ( 3 )

где N - отношение площадей эмиттеров второго транзистора 2 и первого транзистора 1.

Дифференцируя (3) по температуре Т и приравнивая производную нулю, находим условие температурной компенсации:

R 3 ϕ T R 4 T = U Б Э .1 T ( 4 )

То есть снижение напряжения база-эмиттер транзистора с ростом температуры компенсируется положительным температурным дрейфом падения напряжения на первом резисторе 3, что практически не отличает работу заявляемого устройства от работы ИОН, выполненного по схеме прототипа. Но поскольку в схеме прототипа для выравнивания токов эмиттеров первого транзистора 1 и второго транзистора 2 используется операционный усилитель, к нему должны предъявляться специфические требования - допустимый синфазный сигнал для него должен включать напряжение, близкое к нулю. Это может потребовать дополнительного источника питания отрицательной полярности или применения повторителей напряжения на входе операционного усилителя на транзисторах p-n-p типа, что также достаточно сложно.

Таким образом, налицо упрощение схемы при сохранении высокой температурной стабильности.

В качестве подтверждения проведенного анализа представлены результаты компьютерного моделирования. На фиг.3 приведена конкретная схемотехническая реализация в среде PSpice. В качестве моделей использованы компоненты аналогового базового матричного кристалла [Дворников, О.В. Аналоговый биполярно-полевой БМК с расширенными функциональными возможностями / О.В.Дворников, В.А.Чеховской // Chip News - 1999. №2. - С.21-23].

Результаты моделирования заявляемого устройства представлены на фиг.4. Абсолютное отклонение выходного напряжения в диапазоне температур не превышает 43 мкВ, а относительный температурный дрейф составляет ±2,2 ppm/K, что позволяет отнести заявляемый ИОН к разряду прецизионных.

Таким образом, задача предлагаемого изобретения - упрощение схемы за счет исключения операционного усилителя при сохранении высокой температурной стабильности решена, что подтверждается результатами анализа и компьютерного моделирования.

Источник опорного напряжения, содержащий первый и второй транзисторы, базы которых объединены и подключены к выходу устройства, первый резистор, включенный между эмиттером первого транзистора и общей шиной, второй резистор, включенный между эмиттером второго транзистора и первым выводом второго резистора, третий резистор, включенный между вторым выводом второго резистора и общей шиной, отличающийся тем, что в устройство введены повторитель тока и третий резистор, причем вход повторителя тока соединен с коллектором второго транзистора, выход повторителя тока подключен к точке соединения коллектора первого транзистора и базы третьего транзистора, питающий вход повторителя тока подключен к шине питания, коллектор третьего транзистора соединен с шиной питания, а его эмиттер подключен к выходу устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве функционального узла различных устройств усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, операционных усилителях (ОУ), стабилизаторах напряжения, компараторах).

Изобретение относится к сетевым стабилизированным источникам питания и может использоваться в приборостроении и в бытовой технике. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания средств электропитания. Устройство содержит источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединенный своими входами к выходам источника постоянного напряжения, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединенный своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединенный своим выходом к первому управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, стабилизатор постоянного тока, подсоединенный своим первым входом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, своим вторым входом к положительному выходу источника постоянного напряжения и своим первым выходом к одному из выводов нагрузки, подсоединенной другим своим выводом к отрицательному выходу источника постоянного напряжения, и содержит схему управления, подсоединенную своим первым входом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, своим вторым входом к второму выходу стабилизатора постоянного тока, своим первым выходом к второму (отрицательному) выводу источника постоянного напряжения и своим вторым выходом к второму управляющему входу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано для управления импульсными стабилизаторами постоянного напряжения повышающего типа с широтно-импульсной модуляцией, имеющими малые длительность переходных процессов и статическую ошибку стабилизации выходного напряжения при дискретной обработке информационных сигналов.

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано для питания автономных инверторов, станций катодной защиты, установок микродугового оксидирования и для питания других различных электротехнологических установок.

Изобретение относится к системе регулирования тока, которая содержит по меньшей мере одну продольную ветвь с линейным продольным регулятором для формирования сигнала регулирующего воздействия, причем продольный регулятор соединен с полупроводниковым исполнительным элементом, который подключен к питающему напряжению, соотнесенному с массой, и к которому на выходной стороне приложено выходное напряжение, соотнесенное с массой.

Изобретение относится к области преобразования электрической энергии. .

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано при разработке и изготовлении вторичных источников электропитания, содержащих в качестве стабилизирующего устройства линейный аналоговый стабилизатор напряжения компенсационного типа с фиксированным значением выходного напряжения.

Изобретение относится к вычислительной технике. .

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к вторичным источникам питания, а его использование позволяет обеспечивать устойчивый режим питания автономных автоматических измерительных устройств, размещенных под высоким потенциалом проводов высоких линий.

Изобретение относится к устройству для возбуждения светодиода, к прибору, содержащему устройство, и к способу для возбуждения светодиода. Технический результат заключается в осуществлении устройства для возбуждения светодиода с повышенной эффективностью. Для этого по первому объекту - заявленное устройство содержит выходной каскад для подачи тока на светодиод, причем ток имеет среднее значение и пиковое значение, причем пиковое значение, деленное на среднее значение, образует отношение, и входной каскад для приема сигнала от блока питания, причем входной каскад содержит приспособление, содержащее резонансный контур для уменьшения отношения путем частотного компонента к сигналу или адаптации частотного компонента сигнала, что позволяет повысить эффективность светодиода. По второму объекту - в способе на выходном каскаде подают ток на светодиод, причем ток имеет среднее значение и пиковое значение, причем пиковое значение, деленное на среднее значение, образует отношение, и входной каскад для приема сигнала от блока питания, причем входной каскад содержит приспособление, содержащее резонансный контур для уменьшения отношения путем добавления частотного компонента к сигналу или адаптации амплитуды частотного компонента сигнала, что позволяет повысить эффективность светодиода. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других элементов автоматики. Технический результат заключается в упрощении схемы при высокой температурной стабильности выходного напряжения. Технический результат достигается за счет устройства, которое содержит первый и второй транзисторы, базы которых объединены и подключены к выходу устройства, первый резистор, эмиттер первого транзистора, общую шину, второй резистор, эмиттер второго транзистора, первый вывод второго резистора, третий резистор, второй вывод второго резистора, повторитель тока, третий резистор, коллектор второго транзистора, точку соединения коллектора первого транзистора, базу третьего транзистора, питающий вход повторителя тока, шину питания, коллектор третьего транзистора. 4 ил.

Наверх