SU1053082A1

SU1053082A1 - Reference voltage source

Info

Publication number: SU1053082A1
Application number: SU813240014A
Authority: SU
Inventors: Валентин Николаевич Воронов; Евгений Иосифович Хоняк; Александр Николаевич Чуйко
Original assignee: Проектно-Технологический И Научно-Исследовательский Институт
Priority date: 1981-01-28
Filing date: 1981-01-28
Publication date: 1983-11-07
Also published as: CS245017B1; CS15282A1; DD230366A3; BG41097A1

Abstract

ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содержащий последовательно соединенные первый генератор тока, первый стабилитрон, термокомпенсирующий резистор, второй генератор тока и второй стабилитрон, балласт ный резистор, третий стабилитрон, термозависимый HCTO4HHk напр жени , подключенный параллельно териокомпенсирук цему резистору и включаю- . адий транзисторный эмиттерный пов- . торнтель и эадатчик термозависимого напр жени , состо щий из резистора коллекторной нагрузки, транзистора , диода, эмиттерного резистора, цепочки резисторов базового смещени , при 3TGM эмиттер транзистора задатчика термозависжмого нащщжени через цепочку состржаую из 9МИФ терного резистора и , вклю.ченного в пр мом н$1 правлении, подключен к общей шине, коллектор через резистор коллекторной нагрузки подключ4 н к точке соединени второго генератора тока .и катода второго стабилитрона , анод второго стабилитрона под ключей к точке соединени эмиттерного резистора и диода задаггчика термй зависимого напр жени , коллектор 131 . транзистора эмиттерного повторител подключен к шине питани , эмиттер через первый переменный резистор к точке соединени анода первого ста билитрона и термокомпенсирующего резистора, катод третьего стабилитрона через балластный резистор подключен к общей шине питани анод через второй переменный резистор - к общей шине, цепочка резисторов базового смещени подключена к общей шине и к точке соединени балластного резистора с катоДом третьего стабилитрона, о-тличающий ,с тем, что, с целью расширени рабочего температурного диапазона, в него введены два операционных усилител , при этом первый операцион (О . ный усилитель включен между эмиттерным повторителем и задатчиком термозависимрго напр жени , выход его соединен с базой змиттерного повторител , неинвертирующий вход первого операционного усилител под- , ключен к точке соединени коллектора Ьранзистора задатчика термозависимоо го напр жени и резистора колле сторУ 4НОй 1агрузки, .инвертирующий вход г к точке соединени эмиттера транзис: ;тора элтаттерного повторител и первоо го переменного резистора, второй опе рационный усилитель включен между X) задатчиком термозависимого напр же o ни и цепочкой резисторов базового смещени , причем база .транзистора эадатчика термозависимого напр жени соединена с выходом второго операцион ного усилител , неинвертирующий вход подключен к общей точке соединени , резисторов цепочки «базового смещени инвертирующий вход - к точке соедине:ни эмиттера задатч ка термозависимого напр жени с эмиттерным резистором .THE SOURCE OF SUPPORT VOLTAGE, containing in series the first current generator, the first Zener diode, the thermocompensating resistor, the second current generator and the second Zener diode, the ballast resistor, the third Zener diode, the thermodependent HCTO4HHk voltage, connected in parallel to the terriocompensation voltage and included. Adi transistor emitter thermodependent voltage torntel and sensor, consisting of a collector load resistor, a transistor, a diode, an emitter resistor, a chain of basic bias resistors; connected to the common bus, the collector through the resistor of the collector load is connected to the connection point of the second current generator and the cathode of the second Zener diode, the anode of the second Zener diode under the keys to the connection point Initi emitter resistor and zadaggchika diode termy dependent voltage, the collector 131. the emitter follower transistor is connected to the power bus, the emitter through the first variable resistor to the anode connection point of the first station bilitron and thermocompensating resistor, the third Zener diode cathode through a ballast resistor connected to the common power bus anode through the second variable resistor to the common bus, the base bias resistor circuit is connected to the common bus and to the point of connection of the ballast resistor with the cathode of the third Zener diode, which is different in order to expand the operating temperature range Two operational amplifiers are introduced into it, the first operational one (O. amplifier is connected between the emitter repeater and the unit of thermal-dependent voltage, its output is connected to the base of the zmitter repeater, the non-inverting input of the first operational amplifier is connected to the key point of the transistor collector setting unit of thermo-dependent voltage and resistor of collector 4NO 1 load, inverting input r to the connection point of the emitter transis:; torus ultator repeater and first alternating resistor ora, the second operational amplifier is connected between X) a thermo-dependent voltage o and a chain of base bias resistors, the base of the transistor of the thermo-dependent voltage sensor is connected to the output of the second operational amplifier, the non-inverting input is connected to the common connection point, the resistors of the "base the inverting input bias - to the junction point: neither the emitter and the thermo-dependent voltage with the emitter resistor.

Description

Изобретение относитс к электротех никвг в частности к источникам опор ного напр жени высокоточных электроизмерительных приборов, и может быть использовано в приборостроении и радиоизмерительной технике. The invention relates to electrical engineering, in particular, to sources of reference voltage of high-precision electrical measuring instruments, and can be used in instrument-making and radio-measuring equipment.

Известен источник опорного напр гени , содержащий многокаскадный параметрический стабилизатор на кремниавых стабилитронах и термокомпенсируюий резистор, включенный последова- Ю тельно со стабилитроном оконечного каскада,и термозависимый источник напр жени , подключенный параллельно термокомпенсируювдему резистору, выполненный на дополнительном источ- 5 нике питани терморезис оре и регуировочном резисторе .A source of the reference voltage is known, which contains a multistage parametric stabilizer on silicon Zener diodes and a thermal compensating resistor connected in series with the zener diode of the terminal cascade, and a thermo-dependent voltage source connected in parallel to the thermal compensator connected to the resistor, which is connected to an additional power supply source in the region. resistor.

Нелинейна температурна зависиость в.еличины сопротивлени термоезистора не позвол ет получить -70 термокомпенсацию источника опорного напр жени в широких пределах изменени температуры и составл ет j 0,001%. в диапазоне температур The nonlinear temperature dependence of the magnitude of the resistance of the thermistor does not allow to obtain -70 thermal compensation of the source of the reference voltage over a wide range of temperature variation and is j 0.001%. in the temperature range

Наиболее близким к изобретению 25 по технической сущности вл етс . источник опорного напр жени ,содержащий , последовательно соединенные первый генератор тока, первый стабилитрон , термокомпенсирующий резис- 30 тор, второй генератор тока и второй стабилитрон, балластный резистор, третий стабилитрон, термозависимый источник напр жени , подключенный параллельно термокомпенсирующему .jc резистору и содержащий транзисторный эмиттерный повторитель и задат-чик термозави.симого напр жени , состо щий из резистора коллекторной нагрузки , транзистора, диода, -эмиттерного резистора, цепочки резисторов ба- 40 зового смещени , при этом эмиттер транзистора задатчика термозависимого напр жени , через цепочкуj состо щую из эмиттерного резистора и диода, включенного в пр мом направлении, 45 подключен к общей шине питани , коллектор через резистор коллекторной нагрузки подключен к точке соединени второго генератора тока и катода второго стабилитрона, анод второго50 стабилитрона подключен к точке соединени зми терйого резистора и диода задатчика термозависимого напр жени , коллектор транзистора -эмиттерного повторител подключен к шине :« питани , эмиттер через первый пере- енный резистор - к точке соединени анода первого стабилитрона и TiepMOкомпенсирующего резистора, катод третьего стабилитрона через балластный резистор подключен к шине пита- 60 ни , анод через второй переменный резистор - к общей шине питани , цепочка резисторов базового смещени подключена к общей ши е питани и к точке соединени балластного резис- .65Closest to invention 25 is technically the essence. a voltage source containing, in series, a first current generator, a first zener diode, a thermocompensating resistor, a second current generator and a second zener diode, a ballast resistor, a third zener diode, a temperature-dependent voltage source connected in parallel to a thermocompensating .jc resistor and containing a transistor emitter a repeater and a setpoint of thermal voltage, the voltage consists of a collector load resistor, a transistor, a diode, an emitter resistor, a chain of resistors the emitter of the thermodependent voltage setting transistor emitter, through a chain j consisting of an emitter resistor and a diode connected in the forward direction, 45 is connected to a common power bus, the collector is connected via a collector load resistor to the junction point of the second current generator and the second cathode the zener diode, the anode of the second 50 zener diode is connected to the junction point of the three-dimensional resistor and the thermodependent voltage setting diode, the collector of the emitter-follower transistor is connected to the bus: The emitter is connected to the anode of the first Zener diode and the TiepMO compensating resistor through the first transistor; the cathode of the third Zener diode is connected to the power bus through the ballast resistor; the anode through the second variable resistor to the common power bus, the base bias resistors are connected to the total width of the power and to the point of connection of the ballast resis.

тора с катодом третьего стабилитро на C2J.the torus with the cathode of the third stabilizer on C2J.

Недостатком известного источни-, ка опорного напр жени вл етс ограниченный рабочий температурный диапазон(от -20 до +80°С),The disadvantage of the known source of the reference voltage is a limited operating temperature range (from -20 to + 80 ° C),

Целью изобретени вл етс расширение рабочего-температурного диапазона . The aim of the invention is to expand the operating-temperature range.

Поставленна цель достигаетс . тем, что в источник опорного напр жени , содержатоий последовательно соединенные первый генератор тока, первый стабилитрон, термокомпенсирующий резистор, второй генератор тока и второй ставилитрон, балластный резистор, третий стабилитрон, терлозависимый источник напр жени , включенный параллельно термокомпенсирующему резистору и содержащий транзисторный эмиттерный повторитель и задатчик термозависимого напр жени , состо щий из резистора коллекторной нагрузки, транзистора, :диода, эмиттерного резистора, цепочки- зезисторов базового смещени , при этом эмиттер транзистора задатчика термозависимого напр жени через цепочку, состо щую из эмиттерного резистора и диода, включенного в пр мом направлении, подключен к общей шине питани , коллектор ч.ерез резистор коллекторной нЬгрузки подключен к точке соединени второго генератора тока и катода второго стабилитрона , анод второго стаби/1итрона подключен к точке соединени змиттерного резистора и диода эадатчика термозависимого напр жени , коллектор транзистора эмиттерного повторител подключен к шине питани , эмиттер через первый переменный резистор к точке соединени анода первого стабилитрона-и термокомпенсирующего резистора, катод третьего стабилитрона через балластный резистор подключен к общей шине питани , анод через второй переменный резистор к общей шине питани цепочка резисторов базового смещени подключена к общей шине питани и к точке соединени балластного резистора с катодом третьего стабилитрона, введены два операционных усилител , при этом первый операционный усилитель включен между эмиттерным повторителем и задатчиком термозависимого напр ёни , выход его соединен с базой эмиттерного повторител , неинвертирующий вход первого операцион ,ного усилител подключен к точке Соединени коллектора транзистораThe goal is achieved. In that the voltage source contains, in series, a first current generator, a first Zener diode, a thermocompensating resistor, a second current generator and a second one, a neutron, a ballast resistor, a third zener diode, a terlostable voltage source, connected in parallel to a thermocompensating resistor and containing a transistor emitter follower and thermodependent voltage master, consisting of a resistor of a collector load, a transistor: a diode, an emitter resistor, a base-emitter circuit the emitter of the thermodependent voltage setting transistor emitter through a chain consisting of an emitter resistor and a diode connected in the forward direction is connected to the common power bus, the collector through the collector load resistor is connected to the junction point of the second current generator and the cathode the second zener diode, the anode of the second stubi / 1 nitron is connected to the junction point of the zmitter resistor and the thermodependent voltage sensor diode, the collector of the emitter follower transistor is connected to the power bus, the emitter through the first variable resistor to the anode connection point of the first Zener diode and thermocompensating resistor, the third Zener diode cathode through a ballast resistor connected to the common power bus, the anode through the second variable resistor to the common power bus a chain of base bias resistors connected to the common power bus and to the connection point the ballast resistor with the cathode of the third Zener diode, introduced two operational amplifiers, with the first operational amplifier connected between the emitter follower and the target Thermally dependent device, its output is connected to the base of the emitter follower, the non-inverting input of the first operational amplifier is connected to the junction point of the transistor collector

задатчика термозависимого напр жени и резистора коллекторной нагрузки, инвертирующий вход - к точке соединени эмиттера транзистора эмиттериого повторител и первого переменного резистора, второй операционный усилитель включен между задатчиком термбэависимого напр жени и цепочкой резисторов базового смещени , причем база транзис ора задатчика термоэависимого напр же1 соединен с выходом второго операционного уси лител , неинвертирую ив вход подклю чей к Общей точке соединени резист ров цепочки базового смешени I инвертирующий вхоп - кточйе соединени змиттёра задатчика термозависимого напр жени с амиттерным резистором .. На чертеже представлена принципиальна злектрическа схема источнику опорного напр жений. Источник опорного напр жени содержит -последовательно соединенные первы генератор 1 тока, первый ста билитрон 2, термококп.енсирунхций резистор 3, зм1йгтерный повторитель на транзисторе 4, первый операционный усилитель 5 (ОУ), задатчик б термозависимого напр жени 6 состо щий из резистора коллекторной 7, транзистора 8, змиттерного резистора 9, диода 10, второго операционного усилител (оу) 11, резисторов 12 и 13 базового смещени , второго генератора 14 тока и второго стабилитрона 15, первого переменного резистора 16, балластного резистора 17, третьего ста билитрона 18 и второго переменногорезистора 19., Источник опорного напр жени работает следующим образал. При увеличении температуры окружающей среды происходит увеличение змиттерного тока транзистора 8 за счет уменьшени напр жени на диоде 10. Изменение змиттерного тока вличет изменение тока коллел тора транэистора 8. Таким образом, с ростом температуры уменьшаетс напр жение на коллекторе транзистора 8, при зтом напр жение на эмиттере транзистора 4 зми.ттерного повторител уменьшаетс , что ведет к уменьшению тока, текущего через резистор 3. Следовательно , с ростом температуры окружающей среды происходит два взаимопротивоположных процесса: увеличение напр жени стабилизации на стабилитроне 2 и уменьшение напр жени на термокомпенсирующем резисторе 3, Таким образом, в некотором диапазоне температур можно получить стабильное опорное напр жение. Включение операционногЬ усили-, тел 11 позвол ет исключить вли ние на эмиттерный ток перехода базаэмиттер транзистора 8, так как ОУ 11 включен в режиме поддержани стабильного тока в нагрузке Это способствует увеличению напр жени на эмиттере транзистора 8, что позволило рахлиирить температурный диапазон. Включение операционного усилител 5 позвол ет избавитьс от температур- ной зависимости напр жени эмиттера транзистора 4 и увеличить напр жение на эмиттере транзистора 4. Таким образом, введение в схему источника опорного напр жени операционных усилителей позвол ет избавитьс от зависимости напр жени эмиттеров транзисторов 4 и 8 при расширении температурного диапазона от -40 до +100 С с сохранением стабильности температурного коэффициента , напр жени ИОН в пределах 0,000050 ,00001%.setting unit of thermodependent voltage and resistor of the collector load, inverting input to the emitter point of the emitter repeater transistor and the first variable resistor, the second operational amplifier is connected between the setter of the therm-dependent voltage and the base bias resistance circuit of the thermo-dependent voltage supply1 connected to the output of the second operational amplifier, non-inverting the input connecting to the common connection point of the resistors of the base mix chain I inverting In connection with the connection of the emitter of the generator of the thermodependent voltage with the amitter resistor. The drawing shows a schematic electrical diagram of the source of the reference voltage. The reference voltage source contains -sequentially connected first current generator 1 current, the first st bilitron 2, thermococense sensory resistor 3, a 1mg repeater on transistor 4, the first operational amplifier 5 (OA), unit b of the thermo-dependent voltage 6 consisting of a collector resistor 7 transistor 8, zmitter resistor 9, diode 10, second operational amplifier (oy) 11, resistors 12 and 13 of the base bias, second current generator 14 and second zener diode 15, first variable resistor 16, ballast resistor 17, tre Next, one of the bilitron 18 and the second variable resistor 19. The source of the reference voltage works as follows. As the ambient temperature increases, the zmitter current of the transistor 8 increases due to a decrease in the voltage on the diode 10. A change in the zmitter current causes a change in the current of the collector of the transistor 8. Thus, as the temperature increases, the voltage on the collector of the transistor 8 decreases, The emitter of the transistor 4 of the repeater 4 decreases, which leads to a decrease in the current flowing through the resistor 3. Consequently, with increasing ambient temperature, two mutually opposite percentages occur Essa: an increase in the voltage of stabilization at Zener diode 2 and a decrease in the voltage at the thermal compensating resistor 3. Thus, a stable reference voltage can be obtained in a certain temperature range. The switching on of the operational amplifiers allows to eliminate the influence on the emitter current of the transition emitter base of the transistor 8, since the shelter 11 is switched on to maintain a stable current in the load. This contributes to an increase in the voltage on the emitter of the transistor 8, which allowed us to expand the temperature range. Turning on the operational amplifier 5 eliminates the temperature dependence of the emitter voltage of transistor 4 and increases the voltage on the emitter of transistor 4. Thus, the introduction into the circuit of the source voltage of the operational amplifiers allows you to get rid of the dependence of the emitter voltage of transistors 4 and 8 when expanding the temperature range from -40 to +100 C while maintaining the stability of the temperature coefficient, the voltage of the ion in the range of 0.000050, 00001%.

Claims

A reference voltage source, comprising a first current generator, a first zener diode, a temperature compensating resistor, a second current generator and a second zener diode, a ballast ** 'resistor, a third zener diode, a temperature-dependent voltage source connected in parallel with a temperature compensating resistor and including a transistor emitter pov. a thermoelectric voltage switch and switch, consisting of a collector load resistor, a transistor, a diode, an emitter resistor, a base bias resistor chain, and an emitter transistor of a thermo-dependent voltage regulator through a chain consisting of an emitter resistor and a diode * connected in the forward direction, connected to a common bus , the collector through the collector load resistor is connected to the connection point of the second current generator. and the cathode of the second zener diode, the anode of the second zener diode is connected to the point the emitter resistor and the diode of the setter of the thermo * dependent voltage, the collector of the emitter follower transistor is connected to the power bus, the emitter through the first variable resistor to the junction point of the first zener diode and the temperature compensating resistor, the cathode of the third zener diode through the ballast resistor is connected to the common power bus, the anode through the second variable resistor - to the common bus, the chain of resistors of the basic bias is connected to the common bus and to the connection point of the ballast-resistor with the cathode a zener diode, characterized in that, in order to expand the wider temperature range, two operational amplifiers are introduced, the first operational amplifier is connected between the emitter follower and the temperature-dependent voltage regulator, its output is connected to the base of the emitter follower, the non-inverting input of the first the operational amplifier is connected to the junction point of the collector [setpoint transistor thermoelectricly ₍ th voltage and collector resistor a transistor of the emitter follower and the first variable resistor, the second one-stage amplifier is connected between the thermoconductor voltage regulator: l / o and the chain of resistors of the basic bias, the base of the transistor of the thermocouple voltage regulator is connected to the output of the second operational amplifier, the non-inverting input is connected to a common connection point, resistors of the basic bias circuit, the inverting input is to the point 'of connection of the emitter of the setter of the temperature-dependent voltage with the emitter resistor.

torus with the cathode of the third zener diode on | 2].

A disadvantage of the known reference voltage source is the limited operating temperature range '(. From -20 to + 80 ° C).

The aim of the invention is to expand the operating temperature range. ·

The goal is achieved.

'GO by the fact that in the reference voltage source, which contains in series a first current generator, a first zener diode, a thermocompensating resistor, a second zener diode and a second zener diode, a ballast resistor, a third zener diode, a thermoelectric voltage source connected in parallel with a thermocompensating resistor and containing a transistor emitter follower and thermally dependent voltage adjuster, consisting of collector load resistor, transistor, diode, emitter resistor, base-resistor chain bias, while the emitter of the transistor of the setter of the thermally dependent voltage is connected through a chain consisting of an emitter resistor and a diode connected in the forward direction to the common power bus, the collector is connected through the collector load resistor to the junction point of the second current generator and the cathode of the second Zener diode. On, the anode of the second zener diode is connected to the junction point of the emitter resistor and the diode of the thermocouple voltage regulator, the collector of the transistor of the emitter follower is connected to the power bus, the emitter through the first variable resistor to the junction point of the anode of the first zener diode · and the temperature compensation resistor, the cathode of the third zener diode is connected to the ballast resistor a common power bus, the anode through a second variable resistor to a common power bus, a chain of ^ base bias resistors connected to a common power bus two operational amplifiers are introduced to the point of connection of the ballast resistor to the cathode of the third zener diode, while the first operational amplifier is connected between the emitter follower and the thermo-dependent impedance master, its output is connected to the base of the emitter follower, the non-inverting input of the first operational amplifier is connected to the collector connection point | temperature-dependent voltage and collector load resistor, inverting input - to the emitter junction point of the emitter transistor ovtoritelya and the first variable resistor, the second operational