Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [ 68 ] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

Влияние нагрузки на Fref- Изменения напряжения Vref связаны с изменениями токов /j, /3 и /д. Однако благодаря стабилизирующему действию резисторов преобладающим будет изменение тока через Qg. Иными словами, изменения тока Iq будут уравновешены почти равными, но противоположными по знаку изменениями /д. Изменение /д вызовет изменение напряжения между базой и эмиттером транзистора Qg: cHJcIVbe. = gm, = = IJVt- в результате можно написать

. = -= = -= = -1-. (3.118)

dfo dli dl

Следовательно, имеем

Го = -dVEPldlo = 1/gm, = Vrlh. (3.119)

Итак, если /д = 1,0 мА, как в примере, рассмотренном выше, то Го - 25 Ом. Если, например, необходимо ограничить колебания Vref обусловленные колебаниями выходного тока, так чтобы они составляли не больше 1,0 мВ, следует наложить соответствующее ограничение на колебания /д согласно соотношению AI/ref/A/q = 25 Ом. Отсюда

А/о (max) = 1 мВ/25 Ом = 40 мкА. (3.120)

Следовательно, чтобы получить наилучшие характеристики источника опорного напряжения, необходимо подключить высокоимпе-дансную буферную схему между ним и нагрузкой.

Желательно использовать один источник тока, чтобы уменьшить неблагоприятное воздействие колебаний напряжения питания V* на Fref- Для иллюстрации применения источника тока с низкой динамической выходной проводимостью рассмотрим колебания Vref по отношению к напряжению питания в виде

dVuEP dVEp dig dig И 191\

dV* ~ dh dlQ Ж- o.izi;

Здесь снова используется тот факт, что изменения тока Iq в основном вызваны изменениями тока через Qg, откуда dlJdlQTH 1. Поскольку dVEFldh = l/gm, = Vrlh и dlqjdV = go, имеем

сли, например, /g = 1,0 мА, как выше, и go = 100 нСм = 1 • 10" См, то имеем

ref/dV* = 25 0м X Ы0-См = 2,5.10-« = 2,5 мкВ/В, (3.123)

Так что изменение Krep составит всего лишь 2,5 мкВ при изме-ении напряжения питания на 1 В. Этот результат подтверждает



ТОТ факт, что данная схема надежно защищена от двух разновнд-ностей внешних воздействий - колебаний температуры и колебаний напряжения питания.

Влияние на ТКН ошибок в значениях параметров. При анализе этой схемы, а также схемы источника опорного напряжения, рассмотренной выше, следует принять во внимание тот факт, что хотя номинальный ТКН равен нулю, фактически он не нулевой вследствие отклонений параметров компонентов от расчетных средних значений. Для иллюстрации рассмотрим влияние отклонения отношения сопротивлений R2/R3 от расчетного среднего значения. Выберем типичное отклонение ±2%.

Уравнение для TKHh(Ref) было получено в виде (3.106);

ТКНк (ref, = аУш,/с1Т + (R.,/Rs) {klq) In Ijh. (3.124)

Пусть TKHv/(ref) = 0 при R2IR3, равном своему расчетному среднему значению. Тогда члены в правой части равны по величине, но противоположны по алгебраическому знаку. Следовательно, ±2 %-ное отклонение отношения Тг/з от расчетного среднего значения вызовет ±2 %-ное отклонение по модулю второго слагаемого. Поскольку в расчетной средней точке эта величина равна по модулю dVnE/dT, ±2 %-ное отклонение отношения RJRa даст для dVjjEJdT отклонение, равное ±2 %. Вследствие того что расчетное среднее значение ТКНу (ref) равно нулю, ±2 %-ное отклонение отношения сопротивлений даст остаточный температурный коэффициент для Vrej., равный

ТКНу (ref) = ±0,02йУвь/Т = ±0,02-2,1 мВ/С = ±42 мкВ/°С,

(3.125)

или ±0,0033 %/°С.

Когда необходимо, чтобы ТКН был очень мал, можно использовать, например, метод лазерной подстройки. Если лазерную подстройку применять в сочетании со стабилизатором напряжения, определяемого шириной запрещенной зоны, то резисторы /?2 и /?з должны быть тонкопленочными, нанесенными методом вакуумного напыления на кристалл ИС. Высокоэнергетический лазерный луч можно использовать для того, чтобы вырезать паз или прорезь в тонкопленочном резисторе и тем самым увеличить сопротивление вследствие уменьшения эффективной ширины резистора. Лазер здесь служит частью петли обратной связи, которая воспринимает температурный коэффициент опорного нгапря* жения и контролирует глубину лазерного надреза. Если положительный температурный коэффициент слишком высок, то можно подстроить Rs так, чтобы повысить его значение и таким образом понизить ТКН до нуля. При отрицательном ТКН сопротивление Ri подстраивают так, чтобы ТКН приближался к нулю. Этим



способом можно достичь очень малых остаточных ТКН, возможно, в пределах нескольких микровольт на градус.

Источник опорного напряжения, определяемого шириной за-поешенной зоны, с большим опорным напряжением. Опорное напряжение, полученное от рассмотренного здесь источника, определяемого шириной запрещенной зоны, равно Ve? = == Ego + ЗКт = 12S3 мВ. Можно получить большее опорное напряжение, добавив в схему несколько транзисторов в диодном включении на нижнем выводе резистора R, на рис. 3.33. Если в схему добавлены п диодов, то уравнение для Fref принимает вид

Kref = (« + 1) VnE + iRlRz) Vt In {hih) (3-126) и соответственно

TKHv (ref) = dVuEP/dT = (M + I) dVBE/dT +

+ (/?2 ?з) (%) In (/1 2). (3.127)

Условие, при котором ТКНу(КЕР) = 0, имеет вид

{R2/R2) (k/q) In (/1 2) = - (м + 1) idVE/dT). (3.128)

Когда это условие удовлетворено, опорное напряжение определяется выражением

Vrbf = (« + !) Vbe -in + l)T dVBEldT =

= {n+\){VB-TdVBEldT). (3.129)

Выше было найдено, что Уле - Т {dVEldT) = Ego + ЗУ, откуда в данном случае имеем 1/ref = (« + 1) (Ego + ЗУт) = = (п + 1). 1,283 В. Таким образом, если применяется один дополнительный диод (транзистор в диодном включении), то Vref = = 2-1,283 В = 2,566 В, а для двух диодов (п = 2) имеем Vjef = = 3-1,283 В = 3,849 В. Поскольку

dVBE/dT = - (Ego + 3% - VeVT, (3.130)

условие расчета отношения сопротивлений записывается в виде

(R2/Rs) In (li/h) = (л 4- 1) (1283 мВ - Vbe)/25,9 мВ. (3.131)

Для отношения токов, равного 5, и для п = 2 отношение сопротивлений равно

Ro/Rs = 3 (1283 мВ - 650 мВ)/25,9 мВ1п 5 = 45,6. (3.132)

Большое отношение сопротивлений, которое в этом случае требуется, нежелательно для ИС, а допустимое отклонение отноше-сопротивлений будет несколько больше, чем в предыдущем римере. В результате остаточный температурный коэффициент, сраженный в процентах, будет, возможно, несколько больше, м в случае без дополнительных диодов.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [ 68 ] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193