采用ΔVBE电路的低电压参考
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采用ΔVBE电路的低电压参考  2012/3/1
采用ΔVBE电路的低电压参考最近常常在讨论齐纳二极管电压参考的作用与优势。尽管齐纳二极管是一种既稳定又精确的电压参考,但它们也要求高偏置电压(通常最小为8V)。这种高偏压要求将大多数齐纳二极管参考排除在源电压为5V(或更低)的电路以外。尽管能使用低偏压齐纳二极管,但其温飘会使其不能用于精密应用中。所有半导体结构都具有对温度敏感的基本电路,因此任何半导体参考都必须采用某种形式的内置温度补偿。齐纳二极管参考即采
  采用ΔVBE电路的低电压参考  最近常常在讨论齐纳二极管电压参考的作用与优势。尽管齐纳二极管是一种既稳定又精确的电压参考,但它们也要求高偏置电压(通常最小为8V)。这种高偏压要求将大多数齐纳二极管参考排除在源电压为5V(或更低)的电路以外。尽管能使用低偏压齐纳二极管,但其温飘会使其不能用于精密应用中。所有半导体结构都具有对温度敏感的基本电路,因此任何半导体参考都必须采用某种形式的内置温度补偿。齐纳二极管参考即采用内部串联二极管来进行温度补偿。基-射极偏差电压电路也具有同样的温飘问题和相应的解决方案,但由于其不依靠齐纳结,因此能在较低电压上工作。


以下为将两个三极管连成一个二极管的差公式(图1):
公式1
其中芕BE为基-射极偏差电压、k为玻尔兹曼常数、q为电荷、T为绝对温度、ln为自然对数以及JE为射极电流密度。当电流密度单位一样时,它们互相抵消,公式1即简化为公式2,表示温度系数为集极电流的函数。
公式2
将公式2取微分即得到温度系数:
公式3
您可以用二极管基-射结来抵消公式3计算出的飘移,故总飘移应等于2.18 mV/℃的二极管飘移;对应的偏差为650 mV。您不可能用不同的结面积来达到满足这些标准所需的面积比,因为此比例太大。因此,可采用一个较小的比例(例如12比1),此时偏差电压为63.9 mV。增益为10.17的放大器可得到650 mV的输出电压(图2)。将公式3算出的214mV/℃结果乘以10.17放大器增益可得到2.18 mV/℃的温飘。


全带隙参考用两个晶体管来作为二极管,这些晶体管以12比1的比例来馈送电流,以产生基本偏差电压与温度系数。此级后接一个将偏差电压放大至650 mV的放大器,其输出电压用于推动一个在射极上有自己电流源的PNP晶体管的基极。输出电压为PNP晶体管基-射极电压与倍乘微分二极管电压1.25V之和。最终结果为PNP晶体管基-射极温度系数减去微分二极管温度系数,得到一个稳定及低飘移电压参考。输出级对电压参考进行缓冲,并提供放大或衰减来产生不同的参考电压。此电压参考可在低电压环境下工作,并具有高温度稳定度与低飘移。基-射极偏差电压参考常常类似于电压调整器,但不能把它们与电压调整器混淆,因为这一参考只有有效的电流容量。
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