RU2520415C1 - Источник опорного напряжения - Google Patents
Источник опорного напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2520415C1 RU2520415C1 RU2012158272/08A RU2012158272A RU2520415C1 RU 2520415 C1 RU2520415 C1 RU 2520415C1 RU 2012158272/08 A RU2012158272/08 A RU 2012158272/08A RU 2012158272 A RU2012158272 A RU 2012158272A RU 2520415 C1 RU2520415 C1 RU 2520415C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- output
- resistor
- base
- emitter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны. Техническим результатом является повышение выходного напряжения, а также повышение относительной температурной стабильности. Устройство содержит первый транзистор, эмиттером подключенный к общей шине, коллектором - к точке соединения первого вывода первого резистора и базы второго транзистора, база первого транзистора соединена со вторым выводом первого резистора, а эмиттер второго транзистора соединен с общей шиной, повторитель тока, питающий вход которого соединен с шиной питания, выход повторителя тока соединен с первым выводом второго резистора и выходом устройства, третий транзистор, третий резистор, включенный между базой третьего транзистора и точкой соединения коллектора второго транзистора и второго вывода второго резистора, причем эмиттер третьего транзистора подключен ко второму выводу первого резистора, а его коллектор - ко входу повторителя тока. 6 ил.
Description
Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения (ИОН) с повышенной нагрузочной способностью.
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 источника тока, стабильность которого также будет влиять на стабильность выходного напряжения ИОН.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является источник опорного напряжения, приведенный на фиг.1 [US Patent No 6528979 В2. Reference current circuit and reference voltage circuit (fig.23) / Kimura, K. - Mar. 4, 2003].
Схема прототипа (фиг.1) содержит первый транзистор, эмиттером подключенный к общей шине, коллектор которого через первый резистор соединен с первым выходом повторителя тока, питающий вход которого подключен к шине питания, база первого транзистора соединена с первым выходом повторителя тока, второй транзистор, эмиттер которого подключен к общей шине, база - к коллектору первого транзистора, а коллектор второго транзистора соединен со входом повторителя тока, третий транзистор, эмиттер которого подключен к общей шине, его база и коллектор объединены и через второй резистор подключены ко второму выходу повторителя тока, являющегося выходом устройства.
Основным недостатком прототипа является его относительно низкая температурная стабильность и низкое выходное напряжение.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение температурной стабильности при одновременном повышении выходного напряжения до удвоенной ширины запрещенной зоны кремния.
Для решения поставленной задачи в схему прототипа, содержащего первый транзистор, эмиттером подключенный к общей шине, коллектором - к точке соединения первого вывода первого резистора и базы второго транзистора, база первого транзистора соединена со вторым выводом первого резистора, а эмиттер второго транзистора соединен с общей шиной, повторитель тока, питающий вход которого соединен с шиной питания, выход повторителя тока соединен с первым выводом второго резистора и выходом устройства, третий транзистор, согласно изобретению в устройство введен третий резистор, включенный между базой третьего транзистора и точкой соединения коллектора второго транзистора и второго вывода второго резистора, причем эмиттер третьего транзистора подключен ко второму выводу первого резистора, а его коллектор - ко входу повторителя тока.
Заявляемый ИОН (фиг.2) содержит первый транзистор 1, эмиттером подключенный к общей шине, второй транзистор 2, база которого подключена к точке соединения коллектора первого транзистора 1 и первого вывода первого резистора 3, эмиттер второго транзистора 2 подключен к общей шине, третий транзистор 4, эмиттером подключенный к точке соединения базы первого транзистора 1 и второго вывода первого резистора 3, а коллектором подключенный ко входу повторителя тока 5, питающий вход которого соединен с шиной питания, выход повторителя тока 5 соединен с выходом устройства и первым выводом второго резистора 6, второй вывод резистора 6 подключен к точке соединения коллектора второго транзистора 2 и первого вывода третьего резистора 7, второй вывод которого соединен с базой третьего транзистора 4.
Работу заявляемого ИОН можно пояснить следующим образом.
Выходное напряжение заявляемого ИОН можно представить следующим образом:
где IK.4 - ток коллектора третьего транзистора 4; β - коэффициент усиления тока базы третьего транзистора 4; UБЭ.1, U БЭ.4 - напряжение база-эмиттер первого транзистора 1 и второго транзистора 2 соответственно; I3 - ток, протекующий через первый транзистор 3; R6, R7 - сопротивление второго резистора 6 и третьего резистора 7 соответственно.
Поскольку можно считать, что
где ΔUБЭ1.2 - разность напряжений база-эмиттер первого транзистора 1 и второго транзистора 2; φT - температурный потенциал; N - отношение площадей эмиттеров второго транзистора 2 и первого транзистора 1.
Полагая, что UБЭ.4≈UБЭ.1=UБЭ, выражение (1) с учетом (2) можно представить следующим образом:
Так как зависимость коэффициента усиления тока базы [Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesingLab 8.0. - М.: СОЛОН-Р, 2003. С.301] может быть представлена как
подстановка (4) в (3) дает
где T0 - начальная (комнатная) температура; β0 - коэффициент усиления тока базы при начальной температуре; T - текущая температура в К.
Второе и третье слагаемые в правой части выражения (5) представляют собой элементы классического уравнения для ИОН на основе ширины запрещенной зоны кремния. В [Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1988 - С.240] показано, что положительный температурный дрейф разности напряжений база-эмиттер компенсирует только линейную составляющую отрицательного температурного дрейфа напряжения база-эмиттер транзистора.
Первое слагаемое U1 в правой части выражения (5) можно представить как следующую функцию температуры:
что позволяет при выполнении определенных условий компенсировать квадратичную составляющую температурного дрейфа выходного напряжения заявляемого ИОН.
Проведенный анализ можно подтвердить результатами компьютерного моделирования. На фиг.3 приведена схема заявляемого ИОН в среде PSpice. В качестве активных компонентов использованы модели транзисторов 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. Кривая выходного напряжения заявляемого ИОН имеет явно выраженный третий порядок и выходное напряжение, близкое к удвоенной ширине запрещенной зоны кремния - 2, 33 В. Показано, что абсолютное отклонение выходного напряжения в диапазоне температур -40-120°C не превышает 64 мкВ, что в относительных единицах составляет 0,0027%, а температурный дрейф выходного напряжения составляет ±1,25 ppm/К, что позволяет отнести такой ИОН к разряду прецизионных.
На фиг.5 приведен ИОН, выполненный в среде PSpice по схеме прототипа на моделях тех же компонентов, что и заявляемый ИОН, а результаты моделирования прототипа приведены на фиг.6.
Выходное напряжение ИОН по схеме прототипа составляет 1,1 В, а его абсолютное отклонение в диапазоне температур достигает 1,43 мВ. В относительных единицах это составляет 0,13%. Относительный температурный дрейф составляет±34 ррт/К.
Следовательно, результаты моделирования показывают, что по такому параметру, как относительная стабильность выходного напряжения в диапазоне температур, заявляемый ИОН превосходит прототип в 200 раз, а по температурной стабильности - почти в 30 раз.
Таким образом, задача предлагаемого изобретения - повышение выходного напряжения и повышение относительной температурной стабильности - решена.
Claims (1)
- Источник опорного напряжения, содержащий первый транзистор, эмиттером подключенный к общей шине, коллектором - к точке соединения первого вывода первого резистора и базы второго транзистора, база первого транзистора соединена со вторым выводом первого резистора, а эмиттер второго транзистора соединен с общей шиной, повторитель тока, питающий вход которого соединен с шиной питания, выход повторителя тока соединен с первым выводом второго резистора и выходом устройства, третий транзистор, отличающийся тем, что в устройство введен третий резистор, включенный между базой третьего транзистора и точкой соединения коллектора второго транзистора и второго вывода второго резистора, причем эмиттер третьего транзистора подключен ко второму выводу первого резистора, а его коллектор - ко входу повторителя тока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012158272/08A RU2520415C1 (ru) | 2012-12-29 | 2012-12-29 | Источник опорного напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012158272/08A RU2520415C1 (ru) | 2012-12-29 | 2012-12-29 | Источник опорного напряжения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2520415C1 true RU2520415C1 (ru) | 2014-06-27 |
RU2012158272A RU2012158272A (ru) | 2014-07-10 |
Family
ID=51215686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012158272/08A RU2520415C1 (ru) | 2012-12-29 | 2012-12-29 | Источник опорного напряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2520415C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4380706A (en) * | 1980-12-24 | 1983-04-19 | Motorola, Inc. | Voltage reference circuit |
US6528979B2 (en) * | 2001-02-13 | 2003-03-04 | Nec Corporation | Reference current circuit and reference voltage circuit |
RU2461048C1 (ru) * | 2011-06-08 | 2012-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Источник опорного напряжения |
RU2461864C1 (ru) * | 2011-06-27 | 2012-09-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Источник опорного напряжения |
-
2012
- 2012-12-29 RU RU2012158272/08A patent/RU2520415C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4380706A (en) * | 1980-12-24 | 1983-04-19 | Motorola, Inc. | Voltage reference circuit |
US6528979B2 (en) * | 2001-02-13 | 2003-03-04 | Nec Corporation | Reference current circuit and reference voltage circuit |
RU2461048C1 (ru) * | 2011-06-08 | 2012-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Источник опорного напряжения |
RU2461864C1 (ru) * | 2011-06-27 | 2012-09-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Источник опорного напряжения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012158272A (ru) | 2014-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9588539B2 (en) | Band-gap reference circuit based on temperature compensation | |
US9910452B2 (en) | Reference-voltage circuit | |
EP3309646A1 (en) | Linear regulator | |
KR20130105394A (ko) | 저역 통과 필터 회로 및 전압 레귤레이터 | |
US20180143659A1 (en) | Reference voltages | |
KR20150048647A (ko) | 기준 전압 발생 장치 | |
CN210895161U (zh) | 电子设备 | |
KR20140016165A (ko) | 레귤레이터 | |
CN103472883A (zh) | 电压产生器及能带隙参考电路 | |
US9811106B2 (en) | Reference circuit arrangement and method for generating a reference voltage | |
US20150185753A1 (en) | Differential operational amplifier and bandgap reference voltage generating circuit | |
JP2013110661A (ja) | 半導体装置 | |
JP5945124B2 (ja) | 電源回路 | |
RU2520415C1 (ru) | Источник опорного напряжения | |
RU2473951C1 (ru) | Источник опорного напряжения | |
KR20130069416A (ko) | 기준 전류 발생 회로 및 기준 전압 발생 회로 | |
RU2530260C1 (ru) | Температурно стабильный источник опорного напряжения на основе стабилитрона | |
US10103622B2 (en) | Switching module | |
RU2536376C1 (ru) | Операционный усилитель с парафазным выходом | |
RU2523121C1 (ru) | Источник опорного напряжения | |
EP2824534A2 (en) | Bulk-modulated current source | |
TWI516891B (zh) | 電壓轉換裝置及其電子系統 | |
US20140197815A1 (en) | Tunneling current circuit | |
RU2519270C1 (ru) | Источник опорного напряжения | |
RU2523956C2 (ru) | Источник опорного напряжения |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141230 |