Блок стабилизированных источниковтока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<щ813788

Ъ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 250177 (21) 2448335/18-21 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 15.0381. Бюллетень Н9 10

Дата опубликования описания 150381 (51)М. КлЗ

Н 03 К 19/08

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 821. 373 (088.8) (54) БЛОК СТАБИЛИЭИРОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть, в частности, использовано, как блок стабилизированных источников тока, в интегральных схемах таких областей радиоэлектроники, как вычислительная, измерительная, радиолокационная и импульсная техника.

Известен блок стабилизированных источников тока, который содержит относительно небольшое количество

KDMIIoHpHT, например один транзистор на один источник тока (1j.

Однако он характеризуется низкой степенью стабилизации величины тока, которая существенно зависит от изменения напряжения питания, температуры, а также технологического разброса входных вольтамперных .характеристик транзисторов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является блок стабилизированных источников тока, который содержит транзисторно-резисторные источники тока и блок стабилизации, к выходу которого подсоединяются базы транзисторов источников тока, а эмиттеры через резистор подключены к общей шине, выходами источ-ников тока служат коллекторы транэисторов. Этот блок характеризуется малой зависимостью величины тока от, параметров транзисторов, причем эта зависимость тем меньше чем больше величина резисторов (2 .

Однако недостаток его в том,что он содержит большое количество компонент, т.е. резистор и транзистор на один источник тока. Каждый источник тока выполняется в отдельном изолированном каркасе. Кроме того, источники тока обладают малой стабильностью при изменении температуры и напряжения питания.

15 Цель изобретения — уменьшение количества компонент и изолированных областей в интегральных схемах и повышение стабильности источников тока.

20 Цель достигается тем, что в блоке стабилизированных источников тока, содержащем транзисторы, базы которых подсоединены к выходу блока стабилизации, а коллекторы подсоединены к радиоэлектронным azeMeHTaM нагрузки выполненным на интегральных схемах, в качестве транзисторов использовано Л многоколлекторных транзисторов, каждый из которых имеет m коллекто30 ров, причем один иэ m коллекторов

813788 любого транзистора подсоединен к первому выводу резистора-нагрузки,другой нынад которого подключен к общей шине, а блок стабилизации содержит эталонный источник напряжения и элемент сраннения, один вход которого подключен к выходу эталонного источника напряжения, другой вход - к первому выводу резистора нагрузки, а выход элемента сравнения является ныходом блока стабилизации, при этом эмиттеры и многоколлекторных тран— зисторов подключены к шине источника питания.

На фиг. 1 изображена функциональ— ная схема блока стабилизированных источников тока; на фиг. 2 — пример выполнения электрической схемы блока стабилизации.

Блок стабилизированных источников тока содержит источники тока на многоколлекторных транзисторах 1-1,..., 1-п, каждый из которых имеет щ коллекторов, подсоединенных к элементам

2 нагрузки и блок 3 стабилизации.

Блок 3 стабилизации включает эталонный источник 4 напряжения и элемент

5 сравнения. Выход эталонного источника 4 напряжения подключен к одному входу элемента 5 сравнения, другой вход которого подключен к первому выводу резисторов 6 нагрузки. К первому выводу резистора 6 нагрузки подсоединяется так:ке один из коллекторов любого из р многоколлекторных транзисторов 1-1,...,1-п. Другой вывс р резистора 6 нагрузки подключен к общей шине 7. Выход элемента 5 сравнения является выходом блока 3 и подключен к базам многоколлекторных транзисторон 1-1,...1-п, змиттеры которых подключены к шине 8 источника питания. На фиг. 2 изображена электрическая схема блока 3 стабилизации, где. на резисторах 9 и 10 выполнен эталонный источник 4 напряжения, на транзисторах 11-15 и резисторах 16-20 выполнен элемент 5 сравнения. Элемент 5 сравнения содержит каскады смещения уровня входных напряжений на эмиттерных повторителях, причем первый эмиттерный повторитель выполнен на транзисторе 11 и резисторе 16, второй — на транзисторе

14 и резисторе 17, дифференциальный усилитель, предназначенный для сравнения напряжений и усиления по напряжению, выполненный на транзисторах

12 и 13 и резисторах 18 и 19,каскад смещения уровня выходного напряжения на третьем эмиттерном повторителе, выполненном на транзисторе 15 и резисторе 20.

Блок стабилизированных источников тока работает следующим образом.

Величина тока источника тока задается величиной напряжения эталонного источника 4 напряжения. Это напряжение с выхода эталонного источника 4

5

40 подается на один вход элемента 5 сраннения, На другой вход элемента 5 сравнения подается напряжение с резистора 6 нагрузки. Вследствие изменения коэффициента усиления по току

fb многоколлекторных транзисторов

1-1,,1-п, изменения температуры, напряжения питания, напряжение на резисторе 6 нагрузки изменяется, т.е. становится меньше или больше напряжения эталонного источника 4 напряжения, при этом на выходе элемента

5 сравнения появляется усиленный раз— ностный сигнал, который подается на базы многоколлекторных транзисторов

1-1,...1-п, изменяя напряжение на резисторе 6 нагрузки, т.е. увеличивая или уменьшая его. При напряжении, пропорциональном величине тока на резисторе 6 нагрузки, равном напряжению эталонного источника 4 напряжения, разностный сигнал с выхода элемента 5 сравнения устананлинается равным нулю. При этом величина тока источника тока, выполненного на многоколлекторном транзисторе 1-п, устанавливается пропорциональный напряжению эталонного источника 4 напряжения. Величина тока источников тока, выполненных на и-1 многоколлекторных транзисторах 1-1,...1- n -1), вследствие идентичности параметров транзисторов, присущей интегральным схемам устанавливается равной величине тока, протекающего через резистор 6 нагрузки.

В интегральных схемах резисторы по абсолютному значению обладают большим разбросом 20Ъ, благодаря чему величина тока источников тока будет также отклоняться на эту величину. Однако такое отклонение не окажет влияния на работоспособность элементов 2 радиоэлектроники, к которым подключены данные источники тока, так как в конечном счете в этих элементах 2 используются сигналы напряжения, уровни которых образуются на резисторах В элементов радиоэлектроники. В этом случае используемое н элементах радиоэлектроники напряжение О„ определяется следующим выражением

Как видно иэ выражения (1) напряжение

0 не зависит от абсолютного изменения резисторов и определяется их относительным изменением, что в интегральных схемах выдерживается с высокой точностью. Использование многоколлекторных транзисторов позволяет заменить четыре источника тока, содержащие 8 компонент и занимающие четыре изолированные области в интегральных схемах, одним многоколлекторным транзистором, не требукщим изолированной области. Это поэволя813788

55 ет повысить степень интеграции больших интегральных схем. Изменение температуры, идентичные изменения параметров транзисторов 11-15 и многоколлекторных транзисторов 1-1,..., 1-и при большом коэффициенте усиления элемента 5 сравнения и малом выходном его сопротивлении практически не оказывают влияния на изменение тока стабилизированных источников тока, так как эти изменения становятся в k раз меньше.

Таким образом, использование данного изобретения позволяет повысить степень интеграции больших интегральных схем, а также стабильность источников тока.

Электрическая схема блока 3 стабилизации работает следующим образом.

Напряжение с точки объединения резисторов 9 и 10 подается на вход первого эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторе 11 и резисторе 16. Это напряжение практически не зависит от изменения температуры. С выхода этого эмиттерного повторителя напряжение подается на один из входов дифференциального усилителя, выполненного на транзисторах

12 и 13 и резисторах 18 и 19. Напряжение с резистора 6 нагрузки подается на вход второго эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторе 14 и резисторе 17. Напряжение с выхода второго эмиттерного повторителя подается на другой вход дифференциального усилителя.

Использование эмиттерных повторителей на входах дифференциального усилителя позволяет увеличить его коэффициент усиления по напряжению и расширить линейный участок его передаточной характеристики и предохранить его от з ахода в область насыщения при широком диапазоне изменения дестабилизирующих факторов. Дифференциальный усилитель выполняет функции сравнения напряжений и усиления по напряжению. С помощью резисторов 18 и 19 выбирается рабочий режим дифференциального усилителя и его коэффициент усиления. Напряжение с выхода дифференциального усилителя подается на вход третьего эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторе 15 и резисторе 20. Напряжение с выхода этого эмиттерного понторите-. ля подается на базы многоколлекторных транзисторов 1-1,...1 -г>. Третий эмиттерный повторитель предназначен для смещения уровня выходного напряже;ния дифференциального усилителя и

20 обеспечивает ему малое выходное сопротивление, что позволяет уменьшить влияние изменения коэффициента усиления многоколлекторных транзисторов

1-1,...1-п на изменение величины тока стабилизированных источников тока, выполненных на этих транзисторах

1-1,...1-п. Блок 3 стабилизации обладает большим коэффициентом усиления, малым выходным сопротивлением и нысокой нагрузочной способностью.

К выходу блока 3 стабилизации может быть подключено до 10 многоколлекторных транзисторов 1-1,...1-п, т.е. до 40 источников тока. Он позноляет стабилизировать источники тока в широком диапазоне изменения параметров транзисторов и температуры. Изобретение позволяет уменьшить количество компонент и изолированных областей в больших интегральных схемах и одновременно повысить стабильность источников тока.

Формула изобретения

Блок стабилизированных источников тока, содержащий транзисторы, базы которых подсоединены к выходу блока стабилизации, а коллекторы подсоединены к радиоэлектронным элементам нагрузки, выполненным на интегральных схемах, отличающийся тем, что, с целью уменьшения количества компонент и изолированных областей в интегральных схемах и повышения стабильности источников тока, в качестне транзисторов использовано w многоколлекторных транзисторов, каждый из которых имеет m коллекторов, причем один из п коллекторов любого транзистора подсоединен к первому выводу резистора-нагрузки, другой вывод которого подключен к общей шине, а блок стабилизации содержит эталонный источник напряжения и элемент сравнения, один вход которого подключен к выходу эталонного источника напряжения, другой вход — к первому выводу резистора нагрузки, а выход элемента сравнения является выходом блока стабилизации, при этом эмиттеры

g многоколлекторных транзисторов подключены к шине источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Микроэлектроника и полупроводниковые приборы. "Советское радио", 1977, Р 2, с. 65.

2. Микроэлектроника. М., "Советское радио", 1973, 9 5, с.273 (прототип).

813788

Составитель М. Леонова

Редактор М. Погориляк Техред А.Бабинец Корректор О. Билак

Заказ 836/80 Х ираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

IIo делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4