Источник опорного напряжения

Устройство относится к области электротехники. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения при значениях, близких к удвоенной ширине запрещенной зоны. Устройство содержит пять транзисторов, два резистора и источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, базы первого и второго транзисторов соединяются с коллекторами первого и пятого транзисторов, первый резистор включен между общей шиной и эмиттером второго транзистора, второй резистор включен между выходной клеммой и объединенными эмиттерами четвертого и пятого транзисторов, эмиттеры первого и третьего транзисторов подключены к общей шине, базы третьего, четвертого и пятого транзисторов объединяются с коллекторами второго и четвертого транзисторов, коллектор третьего транзистора подключен к выходной клемме. 3 ил.

 

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения (ИОН).

Известны температурно-стабильные источники опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны полупроводника, к недостаткам которых относится излишняя сложность, вызванная использованием большого количества элементов [U.S. Patent 4380706. Voltage reference circuit / Robert S. Wrathall.- Dec. 24, 1980], и необходимость дополнительного подключения к источнику питающего напряжения, а не только к источнику тока [Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - С.240, рис.33.27], что существенно затрудняет их использование в качестве опорного диода.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является диод Видлара, приведенный на фиг.1 [Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы: Пер. с англ.- М.: Мир, 1988.- С.206, рис.3.33]. Недостатком, а точнее особенностью прототипа является возможность его использования в качестве температурно-стабильного ИОН только тогда, когда опорное напряжение близко к значению ширины запрещенной зоны.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении заявляемого технического результата - получении температурно-стабильного выходного напряжения при значениях, близких к удвоенной ширине запрещенной зоны.

Для достижения заявляемого технического результата в схему прототипа, содержащую первый и второй транзисторы, базы которых соединяются с коллектором первого транзистора, третий транзистор, база которого соединяется с коллектором второго транзистора, первый резистор, включенный между общей шиной и эмиттером второго транзистора, второй резистор, подключенный первым выводом к выходной клемме, источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, при этом эмиттеры первого и третьего транзисторов подключены к общей шине, а коллектор третьего транзистора подключен к выходной клемме, введены четвертый и пятый транзисторы, базы которых соединяются с коллекторами четвертого и второго транзисторов, коллектор пятого транзистора подключен к коллектору первого транзистора, эмиттеры четвертого и пятого транзисторов подключены ко второму выводу второго резистора.

Схема прототипа приведена на фиг.1. Схема заявляемого устройства представлена на фиг.2. На фиг.3 приведены результаты моделирования.

Заявляемый ИОН (фиг.2) содержит пять транзисторов (с первого по пятый), обозначенных, соответственно, цифрами 1-5, два резистора, обозначенные цифрами 6 и 7, и источник тока 8, включенный между шиной питания и выходной клеммой, при этом базы транзисторов 1 и 2 соединяются с коллекторами транзисторов 1 и 5, резистор 7 включен между общей шиной и эмиттером транзистора 2, эмиттеры транзисторов 1 и 3 подключены к общей шине, базы транзисторов 3, 4 и 5 соединяются с коллекторами транзисторов 2 и 4, коллектор транзистора 3 подключен к выходной клемме, резистор 6 включен между выходной клеммой и объединенными эмиттерами транзисторов 4 и 5.

Прежде чем рассмотреть работу заявляемого устройства, рассмотрим работу схемы прототипа (фиг.1), так как это необходимо для сопоставительного анализа. При этом допустим, что токи баз транзисторов пренебрежимо малы, а ток нагрузки отсутствует. Выходное напряжение Uвых прототипа определяется значением напряжения база-эмиттер Uбэ3 транзистора VT3 и падением напряжения U2 на резисторе R2, что может быть описано следующим выражением:

где φт-=kT/q - температурный потенциал; k - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура; q - заряд электрона; I2 и I3 - токи эмиттеров транзисторов VT2 и VT3 соответственно; Is - ток насыщения обратносмещенного р-n перехода, пропорциональный его площади; R2 - сопротивление резистора R2.

Для нахождения тока I2 следует учесть напряжения база-эмиттер Uбэ1 и Uбэ2 соответственно транзисторов VT1 и VT2 и падение напряжения U3 на резисторе R3, записав выражение:

или

где R3 - сопротивление резистора R3; I1 - ток эмиттера транзистора VT1; N -отношение площадей эмиттеров транзисторов VT2 и VT1.

Приближенное соотношение (2) справедливо при равенстве токов I1 и I2. Отсюда можно определить ток

Дифференцируя выражение (3), можно определить зависимость приращения тока I2 от температуры Т:

Дифференцируя выражение (1), получим

Для нахождения приращения dUбэ3 следует учесть зависимость

где С - постоянный коэффициент, определяемый технологией производства интегрального транзистора; Е - энергетическая ширина запрещенной зоны при абсолютном нуле, полученная линейной экстраполяцией от комнатной температуры к абсолютному нулю, равная для кремния 1,205 В.

Можно показать, что выражение (5) с учетом (1), (4), (6) приводится к виду

Приравнивая (7) к нулю, при неизменном токе I3, получаем

Следовательно, при выходном напряжении, определяемом в основном шириной запрещенной зоны, нестабильность выходного напряжения по температуре близка к нулю.

Так как сумма токов I1, I2 и I3 постоянна, то приращение dI3=-dI1-dI2, a при равных токах I1, I2, I3 и приближенном равенстве приращений dI1 и dI2 с учетом (4) получаем

Выражение (7) с учетом (9) можно записать в следующем виде:

Работа заявляемого устройства аналогична работе диода Видлара (фиг.1). Однако равенство эмиттерных токов I1 и I2 транзисторов 1 и 2 соответственно (фиг.2) обеспечивается уже более точно повторителем тока на транзисторах 4, 5. При этом ток I2 равен току I1 (а также эмиттерным токам транзисторов 4 и 5) и определяется выражением:

где R7 - сопротивление резистора 7; N - отношение площадей эмиттеров транзисторов 2 и 1.

А выходное напряжение определяется еще и значением напряжения база-эмиттер Uбэ4 транзистора 4, что описывается следующим выражением:

где R6 - сопротивление резистора 6; I3 - ток эмиттера транзистора 3. Дифференцируя выражение (11), можно вывести равенства:

Дифференцируя выражение (12), с учетом (6) и (11) получим:

Или с учетом (9) и (13):

Следовательно, нестабильность выходного напряжения заявляемого устройства по температуре близка к нулю при выходном напряжении, определяемом в основном удвоенной шириной запрещенной зоны.

Полагая, что для схемы прототипа Uвых=2φт+Е, а для схемы заявляемого устройства Uвых=2(2φт+Е), можно получить оценку абсолютного изменения выходного напряжения через приращение температуры. Примечательно, что эта оценка оказывается одинаковой для обеих схем:

А поскольку выходное напряжение заявляемого устройства вдвое больше, чем у прототипа, то относительная нестабильность оказывается вдвое меньше.

Представленные на фиг.3 результаты моделирования отображают зависимость выходного напряжения прототипа (out2) и заявляемого устройства (out1) от температуры. При этом для удобства сравнения напряжение out2 увеличено на 1.131 В. Отклонение от расчетного значения не превышает 10%.

Таким образом, и проведенный анализ, и данные схемотехнического моделирования подтверждают, что для заявляемого устройства достигается заявляемый технический результат - получается температурно-стабильное выходное напряжение при значениях, близких к удвоенной ширине запрещенной зоны.

Источник опорного напряжения, содержащий первый и второй транзисторы, базы которых соединяются с коллектором первого транзистора, третий транзистор, база которого соединяется с коллектором второго транзистора, первый резистор, включенный между общей шиной и эмиттером второго транзистора, второй резистор, подключенный первым выводом к выходной клемме, источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, при этом эмиттеры первого и третьего транзисторов подключены к общей шине, а коллектор третьего транзистора подключен к выходной клемме, отличающийся тем, что введены четвертый и пятый транзисторы, базы которых объединяются с коллекторами четвертого и второго транзисторов, коллектор пятого транзистора подключен к коллектору первого транзистора, эмиттеры четвертого и пятого транзисторов подключены ко второму выводу второго резистора.



 

Похожие патенты:

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.

Устройство относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других элементов автоматики.

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 емкостному источнику питания, кроме того, к электронному устройству, оснащенному емкостным источником питания. Технический результат заключается в снижении потерь на рассеяние тепла. Для этого по первому объекту - емкостной источник питания содержит входную часть (10), имеющую входные контакты (Ln, Nt) для соединения с источником питания переменного тока и емкостную связь; выпрямительную часть (20), соединенную через емкостную связь с входными контактами (Ln, Nt), и выходную часть (30), соединенную с выпрямительной частью, дополнительно содержит средство (R1) ограничения пускового тока, в которой выходные контакты (V+, V-) соединены с соответствующими контактами средства (D5) ограничения выходного напряжения, а последовательно подключенное полное сопротивление (Zdc), проводящее постоянный ток, имеет резистивную составляющую с резистивной величиной, равной, по меньшей мере, 0,2 резистивной величины первой цепи. По второму объекту - электронное устройство содержит силовой вход (101), (102) для соединения с питающей электросетью; емкостной источник (110) питания, связанный с силовым входом; первый функциональный блок (140), получающий питание от емкостного источника питания. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в космических аппаратах для ограничения тока в системе электропитания привода раскрытия панелей солнечных батарей при раскрытии привода до упора. Техническим результатом является повышение надежности стабилизатора постоянного тока. Для этого предложен резервированный стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент (РЭ), включенный последовательно с датчиком тока и нагрузкой, при этом РЭ выполнен на четырех n-канальных МДП-транзисторах, соединенных параллельно-последовательно, отрицательный вывод РЭ через датчик тока подключен к общей шине питания, а положительный - через нагрузку к плюсовой шине питания; введены четыре одинаковые схемы управления (СУ) МДП-транзисторами РЭ; выход каждой СУ подключен к затвору отдельного МДП-транзистора РЭ; отрицательный вывод питания каждой СУ подключен к общей шине питания, а положительный - к плюсовой шине питания; измерительный вход каждой СУ подключен к точке соединения РЭ с датчиком тока; каждая СУ содержит: входной неинвертирующий усилитель, вход которого соединен с измерительным входом СУ, а выход - с инвертирующим входом выходного усилителя (ВУ), выход которого соединен с выходом СУ; источник опорного напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом ВУ; формирователь импульса по подаче питания, выход которого соединен с инвертирующим входом ВУ. 1 ил.

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения (ИОН). Техническим результатом является снижение температурного коэффициента выходного напряжения. Устройство содержит первый и второй резисторы, подключенные первыми выводами к шине питания, третий резистор, подключенный одним выводом к общей шине, первый транзистор, подключенный истоком ко второму выводу первого резистора, второй транзистор, подключенный эмиттером к общей шине, третий транзистор, подключенный коллектором к соединению затвора первого транзистора со вторым выводом второго резистора, четвертый и пятый резисторы, первые выводы которых соединены с коллектором второго транзистора, второй вывод пятого резистора соединен с базами первого и третьего транзисторов, эмиттер третьего транзистора подключен ко второму выводу третьего резистора, второй вывод четвертого резистора и сток второго транзистора подключены к выходной клемме. 3 ил.

Устройство относится к области электротехники. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения и снижении минимальной разности напряжения вход-выход стабилизатора. Для этого предложен стабилизатор напряжения, содержащий первый и второй транзисторы, подключенные эмиттерами к общей шине, первый и второй резисторы, подключенные первыми выводами к общей шине, третий транзистор, подключенный эмиттером ко второму выводу первого резистора, третий резистор, подключенный первым выводом к точке соединения базы первого с коллектором третьего транзисторов, четвертый транзистор, подключенный коллектором к выходной клемме, четвертый резистор, подключенный первым выводом к точке соединения второго вывода третьего резистора с эмиттером четвертого транзистора, база и коллектор второго транзистора подключены ко второму выводу четвертого резистора, пятый резистор, подключенный первым выводом к выходной клемме, а вторым - к точке соединения базы четвертого транзистора со вторым выводом второго резистора, пятый и шестой транзисторы, подключенные эмиттерами к шине питания, а базами - к коллектору шестого транзистора, седьмой транзистор, подключенный коллектором к шине питания, восьмой транзистор, подключенный эмиттером к выходной клемме, источник тока, включенный между шиной питания и точкой соединения базы восьмого транзистора с коллекторами первого и пятого транзисторов, шестой резистор, включенный между базами второго и третьего транзисторов, коллектор восьмого транзистора подключен к коллектору шестого транзистора, база седьмого транзистора подключена к базе восьмого транзистора, эмиттер седьмого транзистора подключен к выходной клемме. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к нерегулируемым преобразователям постоянного напряжения в переменное. Технический результат заключается в снижении потери мощности на транзисторах мостового автогенераторного преобразователя напряжения и повышение его надежности за счет того, что в мостовом автогенераторном преобразователе напряжения используется вторичная обмотка трансформатора для построения источника насыщения транзисторов. Технический результат достигается за счет мостового автогенераторного преобразователя напряжения с источником насыщения транзисторов, содержащего первый, второй, третий и четвертый транзисторы и их коллекторы, эмиттеры первого и второго транзисторов, резисторы, трансформатор, фильтрующий конденсатор и шину источника питания. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения, значение которого близко к удвоенной ширине запрещенной зоны используемого полупроводника. Устройство содержит пять транзисторов, три резистора и источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, первый резистор подключен первым выводом к общей шине, второй и третий резисторы подключены первыми выводами к выходной клемме, базы первого и второго транзисторов соединяются с коллекторами первого и пятого и базами четвертого и пятого транзисторов, второй вывод первого резистора подключен к эмиттеру второго транзистора, эмиттеры первого и третьего транзисторов подключены к общей шине, коллектор третьего транзистора подключен к выходной клемме, база третьего транзистора соединяется с коллекторами второго и четвертого транзисторов, эмиттер четвертого транзистора подключен ко второму выводу второго резистора, эмиттер пятого транзистора подключен ко второму выводу первого резистора. 3 ил.

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в системах вторичного электропитания аппаратуры различного назначения, в частности к системам питания сеточных модуляторов для приборов СВЧ. Технический результат - повышение надежности стабилизатора. Электронный стабилизатор содержит включенный последовательно с нагрузкой балластный резистор и параллельно с нагрузкой включенные регулирующий элемент на двух последовательно соединенных транзисторах, делитель обратной связи и выравнивающий делитель напряжения, причем одно плечо делителя обратной связи выполнено из последовательно включенных стабилитронов и резистора, средний вывод делителя обратной связи подключен к входу одного транзистора, к входу второго транзистора подключен средний вывод выравнивающего делителя. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке высокочастотных источников питания с гальванической развязкой выходного напряжения для транспортных средств с комбинированными энергоустановками. Технический результат заключается в повышении энергетических показателей и расширении функциональных свойств устройства. Для этого заявленное устройство содержит источник питания собственных нужд, подключенный к бортовой двенадцативольтовой аккумуляторной батарее, полумостовой транзисторный преобразователь, токоограничивающий резистор, датчик тока, трансформаторно-выпрямительный каскад, входной фильтр, выходной фильтр, первый и второй усилители мощности для управления транзисторами полумостового транзисторного преобразователя, регулятор напряжения, компаратор, RS-триггер и триггер со счетным входом, первое и второе реле, датчик наличия напряжения на положительной входной клемме полумостового транзисторного преобразователя, первый и второй логические элементы 4ИЛИ-НЕ, в устройство также введены генератор прямоугольных импульсов, а источник питания содержит понижающий ШИМ-регулятор, образованный последовательно соединенными дросселем и полевым транзистором, и третий усилитель мощности, подключенный к затвору полевого транзистора, при этом второй выход регулятора напряжения через индикатор подключен к плюсовой клемме бортовой двенадцативольтовой аккумуляторной батареи. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в цифровых системах управления преобразователями постоянного напряжения с функцией подавления опасных колебаний выходного напряжения, возникающих при определенном наборе параметров системы. Технический результат - обеспечение заданных нелинейных динамических свойств системы и заданных показателей быстродействия и точности стабилизации выходного напряжения при отказе от параметрического синтеза. В системе управления нелинейной динамикой к силовой части преобразователя подключена система управления, состоящая из основной подсистемы и вспомогательной подсистемы управления, аппроксиматоры на основе нейронных сетей. Сигнал управления преобразователем обеспечивает стабилизацию среднего значения выходного напряжения. В системе обеспечивается коррекция сигнала ошибки, тем самым обеспечивается стабилизация проектного динамического режима (1-цикла). 3 ил.

Изобретение относится к выходному токовому каскаду. Технический результат заключается в создании выходного токового каскада с автоматическим активно-пассивным переключением. Для этого предложен выходной токовый каскад (100), имеющий вход (IN), выход (OUT) для подсоединения к входу устройства (200), в которое должен подаваться ток, регулирующую ступень (T1, T2, Z1), которая устанавливает выходной ток (Iout), и ступень (Uv; Uv, -Uv) подачи энергии, которая способна обеспечивать энергию выходного тока (Iout). Выходной токовый каскад (100) имеет первый транзистор (T1), который регулирует выходной ток по замкнутому циклу в пассивном режиме работы, и второй транзистор (T2; T2, Т3), который регулирует выходной ток (Iout) по замкнутому циклу в активном режиме работы, при этом первый транзистор (T1) и второй транзистор (T2; T2, Т3) управляются регулирующей ступенью (ОР1) по разомкнутому циклу, а в активном режиме работы ступенью подачи энергии (Uv; Uv, -Uv) управляют по разомкнутому циклу таким образом, чтобы она обеспечивала энергию выходного тока (Iout). 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство относится к области электротехники. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения при значениях, близких к удвоенной ширине запрещенной зоны. Устройство содержит пять транзисторов, два резистора и источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, базы первого и второго транзисторов соединяются с коллекторами первого и пятого транзисторов, первый резистор включен между общей шиной и эмиттером второго транзистора, второй резистор включен между выходной клеммой и объединенными эмиттерами четвертого и пятого транзисторов, эмиттеры первого и третьего транзисторов подключены к общей шине, базы третьего, четвертого и пятого транзисторов объединяются с коллекторами второго и четвертого транзисторов, коллектор третьего транзистора подключен к выходной клемме. 3 ил.

Наверх