Источник опорного напряжения

 

Область использования1 в качестве прецизионного источника питания или опорно t SJ Jr tf.rft 2 го элемента Сущность изобретения: устр-во содержит формирователь 1 запрещенной зоны, источник 2 тока, выполненный по схеме токового зеркала, цепь 3 запуска, выходной эмиттерный повторитель 4 и цепь 5 смещения тока. Формирователь 1 выполнен двуплечим, левое плечо -на одном транзисторе , а правое - на (N-1) транзисторах. В устр-во введен n-p-n-транзистор, а цепь 5 состоит из двух p-n-p-транзисторов, включенных последовательно по постоянному току Такое построение схемы позволяет повысить термостабильность устр-ва. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„. Ж „„1?81676 А1 (51)5 G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ чв,"„,,".",,",„" =

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

+Е (21) 4890496/07 (22) 13.12.90 (46) 15.12.92. Бюл, № 46 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро "Прогресс" (72) В,П.Слынько и Б,Г.Денисов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1029159, кл, 6 05 F 1/56, 1983.

Патент США № 4396883, кл. G 05 F 1/56, 1983. (54) ИСТОЧНИКОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Область использования: в качестве прецизионного источника питания или опорного элемента, Сущность изобретения: устр-во содержит формирователь 1 запрещенной зоны, источник 2 тока, выполненный по схеме токового зеркала, цепь 3 запуска, выходной эмиттерный повторитель 4 и цепь 5 смещения тока, Формирователь 1 выполнен двуплечим, левое плечо -на одном транзисторе, а правое — на (N-1) транзисторах. В устр-во введен и-р-и-транзистор, а цепь 5 состоит из двух р-п-р-транзисторов, включенных последовательно по постоянному току, Такое построение схемы позволяет повысить термостабильность устр-ва. 1 ил.

1781676

10

3.5

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам напряжения постоянного тока, и может быть использовано в качестве прецизионного источника питания или опорного элемента.

Известен термостабильный источник опорного напряжения, выполненный в виде интегральной схемы на основе формирователя запрещенной зоны; токового зеркала, источника тока, выходного эмиттерного повторителя.

Недостатком его является нестабильность выходного напряжения, обусловленная перекосом токов в плечах формирователя запрещенной зоны вследствие отсутствия специальной цепи запуска устройства. .Из известных технических решений наиболее близким является источник опорного напряжения, также выполненный в виде интегральной схемы и содержащий формирователь запрещенной зоны, выполненный на N идентичных и-р-и транзисторах, в котором левое плечо составляет первый транзистор, а прав ое плечо — (N-1) параллельно соединенных транзисторов, причем первый транзистор левого плеча подключен эмиттером через первый резистор к общей шине, а все (N-1) транзисторы правого плеча подключены общим эмиттерным вйводом через второй резистор к эмиттеру первого транзистора, источник тока, выполненный в виде токового зеркала на р-и-р транзисторах, подсоединенный входом к общему коллекторному выводу (N-1) транзисторов правого плеча формирователя запрещенной эоны, а выходом — к коллектору первого транзистора его левого плеча, цепь запуска, состоящую из и-р-и транзистора, соединенного коллектором и эмиттером соответственно с общим коллекторным и общйм эмиттерным выводами (N-1) транзисторов npaeoro плеча формирователя запрещенной зоны и подключенного базой к источнику напряжения смещения, и выходной эмиттерный повторитель на двух ri-p-п транзисторах, нагруженных на резистор ный делитель напряжения из третьего и четвертого резисторов, причем база входного и-р-и транзистора эмиттерного повторителя соединена с коллектором первого транзистора левого плеча формирователя запрещенной зоны, а к точке соединения третьего и четвертого резисторов делителя напряжения подсоединен общий базовый вывод всех транзисторов формирователя запрещенной зоны.

Однако это устройство не является оптимально скомпенсированным во всем диапазоне выходного регулируемого напряжения.

Цель изобретения — повышение термостабильности источника опорного напряжения, выполненного в виде интегральной схемы.

Цель достигается тем, что в известный источник опорного напряжения введена цепь смещения тока, содержащая первый и второй р-п-р-транзисторы, включенные последовательно по постоянному току, и и-рп-транзистор, при этом первый р-и-р-транзистор и и-р-и-транзистор цепи смещения объединены базами, эмиттер первого р-и-р-транзистора и коллектор и-ри-транзистора соединены с шиной питания, эмиттер и-р-и транзистора соединен с шиной питания токового зеркала, коллектор первого р-и-р-транзистора — с эмиттером второго р-п-р-транзистора, соединенного коллектором с общей шиной и базой — с общим базовым выводом всех N транзисторов формирователя запрещенной зоны.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройства, выполненного согласно данному изобретению.

Устройство содержит формирователь 1 запрещенной зоны, источник 2 тока, выполненный в виде токового зеркала, цепь 3 запуска, выходной эмиттерный повторитель 4, цепь 5 смещения тока, при этом левое плечо формирователя 1 запрещенной зоны составляет первый транзистор 6, а правое плечо — группа 7 из (N-1) параллельно соединенных транзисторов, причем первый транзистор 6 подключен эмиттером через резистор 8 к общей шине, а все (N-1) транзисторы группы 7 общим эмиттерным выводом подключены через резистор 9 к эмиттеру первого транзистора 6, источник 2 тока выполнен на р-п-р транзисторах 10, 11 и 12, цепь 3 запуска состоит из шунтирующего транзистора 13 и источника напряжения смещения, выполненного в виде делителя напряжения из последовательно включенных резистора 14 и транзистора 15 в диодном включении, выходной эмиттерный повторитель выполнен на и-р-и-транзисторах 16 и 17, включенных по схеме составного транзистора, нагруженного на резисторный делитель из резисторов 18 и

19, цепь 5 смещения, тока содержит два р-пр транзистора 20 и 21, включенные последовательно по постоянному току, и и-р-и транзистор 22.

Устройство работает следующим образом, При включении питания ток источника питания, протекая через резистор 14 и базаэмиттерный переход транзистора 15, возбуждает ток в цепи коллектор-эмиттер транзистора 13, создающий базовый ток

1781676 транзистора 12. Возникающий эмиттерный терных токов N транзисторов формироватеток транзистора 12 обеспечивает запуск ля 1 запрещенной зоны. Выходное напряформирователя 1 запрещенной зоны, жение устройства снимается с эмиттера

I транзистора 17 и определяется формулой:

В формирователе 1 запрещенной зоны, 5 R>g + R>g содержащем N идентичных и-р-и транзисто- вых — R Чзз (3) ров, эмиттерный ток первого транзистора 6 В устройстве, принятом за прототип, форлевого плеча равен сумме эмиттерных токов мируемое таким образом выходное напря(N-1) транзисторов группы 7 правого плеча. жение даже при нулевом температурном

Это условие обеспечивается резисторов 9, 10 коэффициенте формирователя 1 запрещенсопротивление которого определяется из ной эоны не может обладать высокой темпеформулы: ратурной стабильностью, так ка базовые токи всех N транзисторов формирователя 1

1эт1 запрещенной зоны зависят от температуры где р, — температурный потенциал р-и пе- 15 (в несколько раз в диапазоне от минус 60 С рехода (26 МВ); до плюс 85 С) и протекают через резистор

N — количествотранзисторов в группе 7; " 18, создавая на нем нестабильное напряжеI»> — токэмиттера первоготранзистора ние, обуславливающее температурную не6 левого плеча формирователя 1 запрещен- стабильность всего устройства, . Как ной зоны. 20 правило, источники опорного напряжения

Задаваясь величиной тока змиттера не предназначены для поддержания больпервого транзистора 6 левого плеча форми- шого тока нагрузки. Кроме того, нагружать рователя 1 запрещенной зоны и зная напря- змиттерный повторитель 4 на низкоомный жение "запрещенной эоны", сопротивление делитель 18, 19 нецелесообразно ввиду нарезистора 8 определяют по формуле: 25 рушения соотношения эмиттерных токов N

1х,1 . транзисторов, составляющих формирова1 т1 в-, (2) тель 1 запрещенной зоны. Поэтому для средних параметров схемы источника опоргде 1/зз — напряжение "запрещенной зоны" ного»пряж«ия. принятого за пРототип. (1,205 В) 30 последний будет обладать стабильностью

I,, — коллекторный ток первого транэи- выходного напРЯжениЯ, не лУчшей чем стора 6 левого плеча формирователя 1 за- +0,25 . ТакаЯ нестабильность сУжэет возпрещенной зоны; можность широкого использования прото— первоготранзисторэ6левого типа в качестве пРецизионного источника ; плеча формирователя 1. 43 опорного.напряжения.

Ilocne запуска формирователя 1 запре- УказэннаЯ погРешность УстРанена в щенной зоны на резисторе 8 образуется на- предлагаемом устРойстве введением цепи 5 пряжение (около 0.5 в), и транзистор 13 смещени тока, с величиной тока, Равной отключается (обесточивается), не оказывая сУмме базовых токов всех N транзисторов в дальнейшем влияния на работу устройст- 40 формирователя 1 запрещенной зоны, имеюва, В точке объединения баз всех N транзи- щего одинаковый с ними температурный косторовформирователя1эапрещенной зоны эффициент противоположного знака. формируется уровень напряжения "запре- Функцию этой цепи смещения тока выполщенной зоны", получаемый в результате няет гРУппа тРанзисторов 20, 21, 22. Термосуммирования напряжения на резистор 8 и 45 компенсациЯ осУществлЯетсЯ следУющим напряжения на переходе база-эмиттер пеп- образом. ЧеРез n-p-n-транзистор 22 протевого транзистора 6 левого плеча, имеющих кает сУмма коллекторных токов всех Й трантемпературные коэффициенты противопо- эисторов фоРмиРователя 1, поэтому его ложных знаков. При выборе номиналов ре- базовый ток, определяющий сквозной ток зисторов 8 и 9 соответственно 50 через последовательно включенные Р-и-Рприведенным выражениям (1) и (2) темпера- тРанзистоРы 20 и 21, соответствУет величи pHblA коэффициент напряжения в ТО4Ке не тока базового вывода N транзисторов объединения баз всех N транзисторов фор- фоРмиРователя 1 запРещенной эоны. При мирователя 1 запрещенной зоны близок к этом сквозной ток через р-и-р-транзисторы нулю. 55 20 и 21 с точностью до отношения коэффиСоставной эмиттерный повторитель на циентов переда и и-р-и и р-и-р-трэнзистотранзисторах 16 и 17 с нагрузкой в виде Ров соответствует эмиттерному току . Резисторного делителя из резисторов 18 и и-р-и-транзистора 22. Термокомпенсация

19 не должен нарушать соотношения амит- обУсловлена тем, что базовый ток тРанзи1781676

Составитель Э,Сапежко

Техред M.Moðãåí Tàë

Корректор Е.Папп

Редактор

Заказ 4274 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Г стора 20 равен по величине току общего базового вывода объединенных баз всех N транзисторов формирователя 1 запрещен ной эоны и противоположен ему по знаку, при этом суммарный вклад от температурных изменений токов всех компонентов устройства минймален, их влияние на уровень выходного напряжения равно "нулю. Формула изобретения -"--- - ., Источник опорйоц>-напряжения, содержащию.фермирователь эапрещейной зоны, выполненный íà N идентичных транзисторах","в котором левое йлечо составляет первый п-р-п-транзисторов, а правое плечо (N-1) параллельно соединенных и-р-и-транзисторов, причем первый и-р-и-транзистор подключен эмиттером через первый резистор к общей шине, а все (N-1) транзисторы общим эмиттерным выводом через второй резистор подсоединены к эмиттеру первого транзистора, источник тока, выполненный в виде токового зеркала íà p=n- р-транзисторах, подсоединенный входом к общему коллекторному выводу (N-1)" транзисторов правого плеча формирователя запрещенной эоны, а выходом — к коллектору первого транэйстора его левого плеча, цепь запуска, состоящую из п-р-п-транизистора, соединенного коллектором и эмиттером соответственно с общим коллекторным и общим эмиттерным выводами (N-1) транзисторов правого плеча формирователя запрещенной зоны и подключенной базой к источнику напряжения смещения, выходной эмиттерный повторитель на двух и-р-и-транзисто5 рах, нагруженный на резисторный делитель напряжения из третьего и четвертого резисторов, причем база входного и-р-и-транзистора эмйттерного повторителя соединена с коллектором первого транзистора левого

10 плеча формирователя запрещенной зоны, а к точке соединения третьего и четвертого резисторов делителя напряжения подсоединен общий базовый вывод всех и транзисторов формирователя запрещенной зоны, 15 отличающийся тем, что, с целью повышения термостабильности, введена цепь смещения тока, содержащая первый и второй р-п-р-транзисторы, включенные последовательно по постоянному току, и п-р20 п-транзистор, при этом первый р-и-р-транзистор и и-р-и-транзисторор цепи смещения объединены базами, змиттер первого р-и-р-транзистора и коллектор и-ри-транзистора соединены с шиной питания, 25 эмиттер и-p-и-транзистора соединен с шиной питания токового зеркала, коллектор первого р-и-р-транзистора — с эмиттером второго р-п-р-транзистора, соединенного коллектором с общей шиной и базой — с

30 общим базовым выводом всех N транзисторов формирователя запрещенной зоны,