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

Падение напряжения на Qj - это напряжение пробоя перехода „ежду эмиттером и базой, откуда имеем Vz = BVebo- Это напря-ение обычно составляет от 6 до 7 В.

Напряжение на эмиттере транзистора составит Ve = - Vbe, - Vbe,- Напряжение на коллекторе транзистора Qi равно Уг, = Vbe,- Следовательно, выходное напряжение определяется выражением

VuEF = Уо = ve.R2/(Ri + R2) + VcMRi + R,), (3.91)

для вывода которого применено правило деления напряжения и теорема суперпозиции.

Токи через Q4, Q2 и Qg фактически одинаковы, поскольку транзисторы являются интегральными ИС и имеют одинаковую конструкцию, падение напряжения Vbe и, что более важно, температурные коэффициенты dVe/iT напряжения Vbe будут приблизительно одинаковы для этих трех транзисторов. Следовательно, можем записать Vo в виде

УкЕР = Уо =-р-=

VzR2-VBE(m2-Rx) /oq9

R, + R, • >

Температурный коэффициент опорного напряжения будет равен

TKHH(REF) = dVREF/dT =

/?2 (dVz/dT) - (dVBE/dT) (2R, - Rj) „

=-rTTrI-• >

Конечно, здесь следует заметить, что Ri и R зависят от температуры. Однако Ri и R2 - интегральные резисторы одинаковой конструкции, так что их температурные коэффициенты одинаковы. Поэтому для любого заданного изменения температуры относительное изменение сопротивления обоих резисторов будет одинаковым. Следовательно, отношение Ri и R не будет изменяться с температурой, поэтому при рассмотрении tKHi/(rlf) не требуется учитывать зависимость Ri и R2 от температуры.

Из уравнения для TKHv (ref) следует, что соответствующим подборо.м отношения сопротивлений можно получить нулевой температурный коэффициент, при этом числитель должен обра-чться в нуль. Для выполнения данного условия приравниваем Еьфажения

R,dV/dT={2R2-R,)dVsJdT, (3.9!)

откуда

2?2 - Ri dVz/dT ,„ „сч

Ж - dVBE/dr , ("-z



Гмва 3

Поскольку (1Уве/Т отрицательно, это равенство можно записать в более удобном виде

-dVBE/dT

= 2 +.

dV;,/dT -dVsE/dT

(3.96)

Для рассмотрения примера примем следующие типичные значения:

= BViBo = 6,3 В; dVz/dT = +3,0 мВ/°С;

Vbe = 0,70 В; dVgnldT = -2,3 мВ/°С. (3.97)

Чтобы температурный коэффициент для Vrep был равен нулю, отношение сопротивлений должно быть равно

= 2 f

dVz dT

= 2 +

+ЗмВЛС +2,3 мВ/ С

= 3,30. (3.98)

Выражение (3.91) для Ууц,р можно переписать в зависимости от отношения RJR, деля числитель и знаменатель на R:

1 2-RjR.,

Vrif V,

(3.99)

VR1IR2 " 1 + R,/R

Подстановка численных значений дает Vrep = 1,68 В. Заметим, что значение для нельзя выбрать произвольно, так как оно

вытекает из условия TKHi/(ь) = 0.

Используя данную схему источника опорного напряжения, можно получить TKHi/(RE-f.), номинально равный нулю. Другими словами, TKHv vliEF) будет равен пулю, если значения всех параметров схемы точно соответствуют расчетным. Если какой-нибудь из параметров схемы не соответствует расчетному значению, ТКН будет отличаться от нуля, хотя может при этом оставаться очень малым.

Чтобы исследовать возможные последствия отклонений параметров схемы от расчетных средних значений для TKHy(REh)i разделим числитель и знаменатель правой части уравнения (3.99) на R2 и перепишем его в виде

{dVBE/dT)(2-R/R,)

ТКН - (zfdT)

1 l\nv (ref) = -

1 + RI/R2

(3.100)

Если бы все величины имели расчетные средние значения, то числитель был бы равен нулю и ТКНу(РЕР) также был бы равен нулю. Посмотрим, каким будет температурный коэффициент,



если TKHvz = dVz/dT отличается от своего расчетного сред-цего значения на ±5 %. В этом случае имеем

TKHvfREF, = ±0,05 (dVz/dT)/il + 3,3) = = ±0,0116-3 мВ/°С= ±0,035 мВ/°С= ±35 мкВ/°С. (3.1G1)

Таким образом, фактически TKHv (ref) может принимать значения в диапазоне ±35 мкВ/°С, или, в процентном выражении,

0,0021 %/°С. Несмотря на то что температурный коэффициент Vref не равен нулю, для подавляющего большинства практически реализуемых ситуаций он все же достаточно мал.

Рассмотрим еще один пример: как изменится температурный коэффициент для Vrbf при отклонении на ±0,1 мВ/°С от расчетного среднего значения для dVElcT = -2,3 мВ/°С. После подстановки в уравнение для TKHv (ref) имеем „„„ ±0,1 mB/°C(2-;i ?2)

TKHv (ref) =-Wrjr-"

= ±0,1 mB/°C (2 - 3,3)/4,3 = ±0,030 мВ/°С = ±30 мкВ/°С,

(3.102)

или ±0,0018 %/°C. Это значение практически можно считать вполне удовлетворительным.

Наконец, изучим влияние малого отклонения отношения сопротивлений RJR от среднего расчетного значения. Для резисторов ИС, близких по конструкции и выполненных на одном и том же кристалле ИС, допустимое отклонение отношения обычно мало - как правило, меньше 5 %. Оценим влияние ±2 %-ного отклонения фактического отношения сопротивлений от расчетного среднего значения.

В этом случае соответствующая подстановка в выражение для TKHy(ref) дает

TVU (-dVBE/dT) (±0,02)

ткну (ref) =-г+ш;-=

==±0,02-2,3 мВ/°С-3,3/4,3 = ±0,035 мВ/°С=±35 мкВ/°С, (3.103)

или ±0,0021 %/°С. Это очень маленький остаточный температурный коэффициент, и поэтому данная схема может широко применяться на практике.

3.3.1. Источник опорного напряжения, определяемого шириной запрещенной зоны. На рис. 3.33 представлена весьма интерес-ая и полезная схема источника опорного напряжения. Присту- анализу этой схемы. Для этого запишем Vref = Для Считаем, что все транзисторы идентичны. Следовательно, определения соотношения между и /г получаем = 1



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