SU813788A1 - Блок стабилизированных источниковТОКА - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к радиоэлекронике и может быть, в частности, использовано, как блок стабилизированных источников тока, в интегральных схемах таких областей радиоэлектроники , как вычислительна , измерительна , радиолокационна  и импульсна  техника.

Известен блок стабилизированных источников тока, который содержит относительно небольшое количество компонент, например один транзистор на один источник тока 11.

Однако он характеризуетс  низкой степенью стабилизации величины тока, котора  существенно зависит от изменени  напр жени  питани , температуры , а также технологического разброса входных вольтамперных характеристик транзисторов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  блок стабилизированных источников тока, который содержит транзисторно-резисторные источники тока и блок стабилизации , к выходу которого подсоедин ютс  базы транзисторов источников тока, а эмиттеры через резистор подключены к общей шине, выходами источников тока служат коллекто1 а транзисторов . Этот блок характеризуетс  малой зависимостью величины тока от | параметров транзисторов, причем эта зависимость тем меньше, чем больше величина резисторов Гз.

Однако недостаток его в том,что он содержит большое количество компонент , т.е. резистор и транзистор на один источник тока. Кгикдый источ0 ник тока выполн етс  в отдельном изолированном каркасе. Кроме того, источники тока обладают малой стабильностью при изменении температуры и напр жени  питани .

5

Цель изобретени  - уменьшение количества компонент и изолированных областей в интегральных схемах и повышение стабильности источников тока .

0

Цель достигаетс  тем, что в блоке стабилизированных источников тока, содержащем транзисторы, базы которых подсоединены к выходу блока стабилизации , а коллекторы подсоединены к

5 радиоэлектронным элементам нагрузки, выполненным на интегральных схемах, в качестве транзисторов использовано п многоколлекторных транзисторов, кгикдый из которых имеет т коллекторов, причем один изm коллекторов

любого транзистора подсоединен к первому выводу резистора-нагрузки/другой вывЪд которого подключен к общей шине, а блок стабилизации содержит эталонный источник напр жени  и элемент сравнени , один вход которого подключен к выходу эталонного источника напр жени , другой вход - к первому выводу резистора нагрузки, а выход элемента сравнени   вл етс  выходом блока стабилизации, при этом эмиттеры «1 многоколлекторных транзисторов подключены к шине источника питани .

На фиг, 1 изображена функциональна  схема блока стабилизированных источников тока; на фиг. 2 - пример выполнени  электрической схемы блока стабилизации.

Блок стабилизированных источников тока содержит источники тока на многоколлекторных транзисторах 1-1,..., 1-п, каждый из которых имеет ni коллекторов , подсоединенных к элементам 2 нагрузки и блок 3 стабилизации. Блок 3 стабилизации включает эталонный источник 4 напр жени  и элемент 5 сравнени . Выход эталонного источника 4 напр жени  подключен к одному входу элемента 5 сравнени , другой вход которого подключен к первому выводу резисторов б нагрузки. К первому выводу резистора 6 нагрузки подсоедин етс  так:хе один из коллекторов любого из m многоколлекторных транзисторов 1-1,...,1-п. Другой вывс резистора б нагрузки подключен к общей шине 7. Выход элемента 5 сравнени   вл етс  выходом блока 3 и подключен к базам многоколлекторных транзисторов 1-1,... 1-п эмиттеры которых подключены к шине 8 источника питани . На фиг. 2 изображена электрическа  схема блока 3 стабилизации , где на резисторах 9 и 10 выполнен эталонный источник 4 напр жени , на транзисторах 11-15 и резисторах 16-20 выполнен элемент 5 сравнени . Элемент 5 сравнени  содержит каскады смещени  уровн  входных напр жений на эмиттерных повторител х, причем первый эмиттерный повторитель выполнен на транзисторе 11 и резисторе 16, второй - на транзисторе 14 и резисторе 17, дифференциальный усилитель, предназначенный дл  сравнени  напр жений и усилени  по напр жению , выполненный на транзисторах 12 и 13 и резисторах 18 и 19,каскад смещени  уровн  выходного напр жени  на третьем эмиттерном повторителе , выполненном на транзисторе 15 и резисторе 20.

Блок стабилизированных источников тока работает следующим образом.

Величина тока источника тока згщаетс  величиной напр жени  эталонного источника 4 напр жени . Это напр жение с выхода эталонного источника 4

подаетс  на один вход элемента 5 сранени . На другой вход элемента 5 сравнени  подаетс  напр жение с резистора 6 нагрузки..Вследствие изменени  коэффициента усилени  по току |Ь многоколлекторных транзисторов 1-1,... 1-п, изменени  температуры, напр жени  питани , напр жение на резисторе 6 нагрузки измен етс , т.е. становитс  меньше или больше напр жени  эталонного источника 4 напр жени , при этом на выходе элемента 5 сравнени  по вл етс  усиленный разностный сигнал, который подаетс  на базы многоколлекторных транзисторов 1-1,... 1-п, измен   напр жение на резисторе б нагрузки, т.е. увеличива  или уменьша  его. При напр жении пропорциональном величине тока на резисторе 6 нагрузки, равном напр жению эталонного источника 4 напр жени , разностный сигнал с выхода элемента 5 сравнени  устанавливаетс  равным нулю. При этом величина тока источника тока, выполненного на многоколлекторном транзисторе 1-п, устанавливаетс  пропорциональный напр жению эталонного источника 4 напр жени . Величина тока источников тока , выполненных на п-1 многоколлекторных транзисторах 1-1, . . . 1-(п-1) , вследствие идентичности параметров транзисторов, присущей интегральным схемам устанавливаетс  равной величине тока, протекающего через резистор 6 нагрузки.

В интегральных схемах резисторы по абсолютному значению обладают большим разбросом t20%, благодар  чему величина тока источников тока будет также отклон тьс  на эту величину . Однако такое отьлпонение не окажет вли ни  на работоспособность элементов 2 радиоэлектроники, к которым подключены данные источники тока так как в конечном счете в этих элементах 2 используютс  сигналы напр жени , уровни которых образуютс  на резисторах Rj, элементов радиоэлектроники . В этом случае используемое в элементах радиоэлектроники напр жение Uy определ етс  следун цим выражением

.Как .видно из выражени  (1) напр жени UK не зависит от абсолютного изменени  резисторов и определ етс  их относительным изменением, что в интегральных схемах выдерживаетс  с высокой точностью. Использование многоколлекторных транзисторов позвол ет заменить четыре источника тока, содержащие 8 компонент и занимающие четьфе изолированные области в интегральных схемах, одним многоколлекторным транзистором, не требующим изолированной области. Это позвол ет повысить степень интеграции больших интегральных схем. Изменение температуры , идентичные изменени  параметров транзисторов 11-15 и многоколлекторных транзисторов 1-1,..., 1-п при большом коэффициенте усилени  I, элемента 5 сравнени  и малом выходном его сопротивлении практически не оказывают вли ни  на изменение тока стабилизированных источ НИКОВ тока, так как эти изменени  станов тс  в К раз меньше.

Таким образом, использование данного изобретени  позвол ет повысить степень интеграции больших интегральных схем, а также стабильность источников тока.

Электрическа  схема блока 3 стабилизации работает следующим образом .

Напр жение с точки объединени  резисторов 9 и 10 подаетс  на вход первого эмиттерного повторител , выполненного на транзисторе 11 и резисторе 16. Это напр жение практически не зависит от изменени  температуры . С выхода этого эмиттерного повторител  напр жение подаетс  на один из входов дифференциального усилител , выполненного на транзисторах 12 и 13 и резисторах 18 и 19. Напр жение с резистора б нагрузки подаетс  на вход второго эмиттерного повторител , выполненного на транзисторе 14 и резисторе 17. Напр жение с выхода второго эмиттерного повторител  подаетс  на другой вход дифференциального усилител .

Использование эмиттерных повторителей на входах дифференциального усилител  позвол ет увеличить его коэффициент усилени  по напр жению и расширить линейный участок его передаточной характеристики и предохранить его от захода в область насьнцени  при широком диапазоне изменени  дестабилизируквдих факторов. Дифференциальный усилитель выполн ет функции сравнени  напр жений и усилени  по напр жению. С помощью резисторов 18 и 19 выбираетс  рабочий режим дифференциального усилител  и его коэффициент усилени . Напр жение с выхода дифференциального усилител  подаетс  на вход третьего эьшттерного повторител , выполненного на транзисторе 15 и резисторе 20. Напр жение с выхода этого эмиттерного повторите л  подаетс  на базы мнсгоко лекторных транзисторов 1-1,...1-п. Третий эмиттерный повторитель предназначен дл  смещени  уровн  выходного напр ж ни  дифференцисшьного усилител  и

обеспечивает ему малое выходное сопротивление , что позвол ет уменьшить вли ние изменени  коэффициента усилени  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 усилени , малым выходным сопротивлением и высокой нагрузочной спосо.бностью. К выходу блока 3 стабилизации может

быть подключено до 10 многоколлекторных транзисторов 1-1,...1-п, т.е. о 40 источников тока. Он позвол ет стабилизировать источники тока в широком диапазоне изменени  параметров транзисторов и температуры. Изобретение позвол ет уменьшить количество компонент и изолированных областей в больших интегральных схемах и одновременно повысить стабильность источников тока.

Claims (2)

1.Микроэлектроника и полупроводниковые приборы. Советское радио,

1977, 2, с. 65.

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