Температурно стабильный источник опорного напряжения на основе стабилитрона



Температурно стабильный источник опорного напряжения на основе стабилитрона
Температурно стабильный источник опорного напряжения на основе стабилитрона
Температурно стабильный источник опорного напряжения на основе стабилитрона
Температурно стабильный источник опорного напряжения на основе стабилитрона
Температурно стабильный источник опорного напряжения на основе стабилитрона

 


Владельцы патента RU 2530260:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других элементов автоматики. Техническим результатом является повышение температурной стабильности выходного напряжения. Источник опорного напряжения содержит источник тока, включенный между шиной питания и базой первого транзистора, коллектор которого подключен к шине питания, а эмиттер - к выходу устройства, стабилитрон, катодом подключенный к базе первого транзистора, второй и третий транзисторы, причем эмиттеры второго и третьего транзисторов подключены к общей шине, база второго транзистора объединена с коллектором второго транзистора и базой третьего транзистора и подключена к аноду стабилитрона, а коллектор третьего транзистора подключен к выходу устройства. 5 ил.

 

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

Известен источники опорного напряжения (ИОН), обладающий высокой температурной стабильностью [Marinca S. Temperature reference circuit. US patent 7372244, May 13, 2008], условие его настройки реализуется путем подбора одного резистора, однако он достаточно сложен.

Известен также ИОН, в котором высокая температурная стабильность достигается компенсацией положительного температурного дрейфа стабилитрона отрицательным температурным дрейфом напряжения база-эмиттер транзистора [Соклофф С. Аналоговые интегральные схемы; Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. С.202, рис.3.32], однако он допускает работу только при выходном напряжении в 2 - 3 раза меньше напряжения стабилизации стабилитрона и обладает относительно высоким выходным сопротивлением.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является ИОН, представленный в [Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. С.257, рис.16.5].

Схема прототипа, представленная на фиг.1, содержит источник тока, включенный между шиной питания и базой транзистора, коллектор которого подключен к шине питания, а его эмиттер - к выходу устройства, стабилитрон, катодом подключенный к базе транзистора, а анодом - обшей шине. Недостатком прототипа является его низкая температурная стабильность.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение температурной стабильности выходного напряжения.

Для решения поставленной задачи в схему прототипа, содержащую источник тока, включенный между шиной питания и базой первого транзистора, коллектор которого соединен с шиной питания, его эмиттер подключен к выходу устройства, введены второй и третий транзисторы, причем эмиттеры второго и третьего транзисторов подключены к общей шине, база второго транзистора объединена с коллектором второго транзистора и базой третьего транзистора и подключена к аноду стабилитрона, а коллектор третьего транзистора подключен к выходу устройства.

Заявляемым ИОН (фиг.2) содержит источник тока 1, включенный между шиной питания и базой первого транзистора 2, коллектор первого транзистора 2 соединен с шиной питания, а его эмиттер подключен к выходу устройства, стабилитрон 3, катодом подключенный к базе первого транзистора 2, анодом - к точке соединения базы и коллектора второго транзистора 4 и базы третьего транзистора 5, эмиттеры второго транзистора 4 и третьего транзистора 5 подключены к общей шине, а коллектор третьего транзистора 5 соединен с выходом устройства.

Работу заявляемого устройства можно пояснить следующим образом.

Выходное напряжение заявляемого ИОН определяется следующим образом:

U В Ы Х = U С Т + U Б Э 4 U Б Э 2 , ( 1 )

где UСТ - напряжение стабилизации стабилитрона; UБЭ4 - напряжение база-эмиттер второго транзистора 4; UБЭ2 - напряжение база - эмиттер третьего транзистора 5.

Разность напряжений база - эмиттер можно представить следующим образом:

Δ U Б Э = U Б Э 2 U Б Э 4 = ϕ Т ln I 2 I S 4 I S 2 I 4 = ϕ Т ln K N , ( 2 )

где φТ - температурный потенциал; I2 - ток эмиттера первого транзистора 2; I4 - ток коллектора второго транзистора 4; IS4 - ток насыщения обратно смещенного p-n перехода база - эмиттер второго транзистора 4; IS2 - ток насыщения обратно смещенного p-n перехода база - эмиттер первого транзистора 2; K=I2/I4 - коэффициент передачи повторителя тока на втором транзисторе 4 и третьем транзисторе 5; N=IS2/IS4 - отношение площадей эмиттеров первого транзистора 2 и второго транзистора 4.

Подставляя выражение (2) в (1) получаем:

U В Ы Х = U С Т ϕ Т ln K N . ( 3 )

Таким образом, если продифференцировать выражение для выходного напряжения по температуре и приравнять производную нулю, можно получить условие температурной стабильности:

d U С Т d T = d ( ϕ Т ln K N ) d T . ( 4 )

Поскольку температурный дрейф интегрального стабилитрона, выполненного на обратно смещенном переходе база - эмиттер интегрального транзистора, имеет положительный температурный дрейф, и, в свою очередь, разность напряжений база - эмиттер транзисторов также имеет положительный температурный дрейф, то при соответствующем выборе параметров К и N температурный дрейф выходного напряжения можно сделать равным нулю.

Для схемы прототипа (фиг.1) для выходного напряжения можно записать:

U В Ы Х = U С Т U Б Э . ( 5 )

Поскольку температурный дрейф напряжения база - эмиттер транзистора имеет отрицательный температурный дрейф, результирующий температурный дрейф выходного напряжения будет равен сумме температурного дрейфа стабилитрона и температурного дрейфа напряжения база - эмиттер.

Сопоставительное моделирование проведено для схем прототипа и заявляемого ИОН по схемам, представленным на фиг.3 в среде PSpice. В качестве компонентов использованы модели аналогового базового матричного кристалла, выпускаемого Минским НПО «Интеграл» [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 ИОН приведены на фиг.4, а результаты моделирования ИОН, выполненного по схеме прототипа - на фиг.5.

Температурный дрейф выходного напряжения в схеме заявляемого ИОН составляет ±0,2 ppm/K, а в схеме ИОН прототипа - более 400 ppm/K, то есть выигрыш в температурной стабильности превышает 2000.

Таким образом, проведенный анализ и результаты сопоставительного моделирования показывают, что задача предполагаемого изобретения - повышение температурной стабильности выходного напряжения ИОН - решена.

Источник опорного напряжения, содержащий источник тока, включенный между шиной питания и базой первого транзистора, коллектор которого подключен к шине питания, а эмиттер - к выходу устройства, стабилитрон, катодом подключенный к базе первого транзистора, отличающийся тем, что в устройство введен второй и третий транзисторы, причем эмиттеры второго и третьего транзисторов подключены к общей шине, база второго транзистора объединена с коллектором второго транзистора и базой третьего транзистора и подключена к аноду стабилитрона, а коллектор третьего транзистора подключен к выходу устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам и способам для ввода текста, вычислительному устройству и мобильному телефону, включающим такое устройство, и машиночитаемым носителям.

Изобретение относится к способу ввода Wubi и соответствующей системе. Техническим результатом является повышение скорости ввода Wubi.

Изобретение относится к устройствам ввода информации в электронные технические устройства, такие как банкоматы, платежные терминалы, электронные кодовые замки и другие многопользовательские электромеханические системы и электроприборы.

Изобретение относится к способу и устройству управления электронной доской для мультимедийных событий конференции. Техническим результатом является упрощение совместной работы пользователей на электронной доске для события мультимедийной конференции, отсутствие необходимости модификации для перьев или электронной доски, снижение потребления ресурсов частот связи.

Изобретение относится к компьютерной технике, а именно к динамической программной клавиатуре. Техническим результатом является увеличение скорости ввода.

Изобретение относится к портативным электронным устройствам, которые используют поверхности с изменяемой текстурой оболочки. Техническим результатом является возможность активирования различных поверхностей текстуры оболочки устройства, посредством чего обеспечиваются различные ощущения пользователя.

Изобретение относится к активации ссылок с использованием агента пользователя, такого как веб-браузер, реализованный в карманном или мобильном устройстве. Технический результат заключается в компенсации ошибки ввода при использовании пальца или стилуса для щелчка на интерактивном элементе.

Изобретение относится к способу отображения подвижной клавиатуры или подвижного указателя (курсора) на дисплее мобильного оконечного устройства. Техническим результатом является обеспечение сокращения времени вычисления и тем самым исключения разрядки аккумулятора, а также обеспечение более точного управления мобильным оконечным устройством.

Изобретение относится к средствам ввода информации в электронные устройства. .

Изобретение относится к складной клавиатуре для портативного компьютера, в частности к складной клавиатуре для портативного компьютера, которая крепится к портативным компьютерам.

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 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 вычислительной техники, автоматики, связи и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления, передачи и обработки цифровой информации и т.п. Технический результат - повышение быстродействия устройств преобразования информации. Многозначный сумматор по модулю k содержит три токовых входов, три выходных транзисторов с объединенными базами, два источника напряжения смещения, три выходных транзисторов другого типа проводимости с объединенными базами, пять токовых зеркал, две шины источника питания. 4 ил.
Наверх