Стабилизатор напряжения постоянного тока

СОЮЗ СООЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХРЕСПУБЛИН 801628053 А 1 151)5 С 05 Р 1/56 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НО МИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ПНТ СССР:;ГГ:О ПИ АН ЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ 2 но в качестве источника опорных постоянных и термозависимых напр ний, Цель изобретения - повышени точности и расширение функционал возможностей. Введение в схему из трех транзисторов, трех резистор и дифференциального усилителя до нительного резистора, включенног между эмиттерами двух транзистор позволяет получить не только ос яже 6 Н,Р вс ных(088.8)лл У. 1 скусств ир, 983, т.1,ов л ПолупроводниМ.: Мир, 1982,овное, но и те Внсдение чст ертогоора поз нз ра и лучит наны,тельство СССР5 Р 1/56, 1981. того рез ляет ибил ьнообщейзистор в устройстве высокос пряжение о нтельн(54 СТО (57 тро РЯЖЕНИЯ ПО СТАБИЛИЗАТОРНОГО ТОКАИзобретение охинке иможет и веса введение пятого тра того резистора получи ь дополнитель 2 з,п, ф-лы, имый то о термоза ил. осится к эпекыть использова 1 соединен с общей шиной, его кол- К)лектор и база соединены с базой вто- ЯОрого транзистора 2 и через первый 4 Ррезистор 4 с шиной питания, с кото- (;Дрой через второй резистор 5 соеди- ф,нен коллектор второго транзистора 2,эмиттер которого через третий резистор 6 соединен с общей шиной.Стабилизатор напряжения постоянного тока содержит также дополнительныйрезистор 8, один вывод которого соединен с эмиттером третего транзистора 3 и является дополнительным выходом термозависимого напряжения 11 г,а другой вывод соединен с змиттеромвторого транзистора 2, коллектор которого соединен с инвертирующим вхоИзобретсние относится к электротехнике и может быть использовано в приборах электронной техники в качестве источника опорных постоянных и термозависимых напряжений.Цель изобретения " повышение точности и расширение функциональных возможностей стабилизатора,На фиг.1-3 представлены принципиальные схемы предлагаемого стаби" лиэатора.Стабилизатор напряжения постоянного тока содержит три транзистора 1-3, первые два из которых образуют согласованную пару, три резистора 4-6 и дифференциальный усилитель 7, причем эмиттер первого транзистора К АВТОРСКОМУ СВдом дифференциального усилителя 7,неинвертирующий вход которого соединен с базами первого и второго транзисторов 1 и 2, а выход являетсяосновным выходом (11) .устройства исоединен с базой третьего транзистора 3, коллектор которого соединенс базой и коллектором четвертого 9и базой пятого 10 транзисторов, образующих согласованную пару с проводимостью, противоположной проводимости транзисторов 1-3.При этом эмиттеры транзисторов9 и 10 соединены соответственно через пятый и шестой резисторы 11 и 12с шиной питания источника 13 питанияТочка соединения коллекторовтретьего транзистора 3 и коллекторачетвертого транзистора 9 являетсядополнительным выходом опорного напряжения П, стабилизированного относительно шины питания, а коллекторпятого транзистора 10 является выходом термозависимого тока,Стабилизатор напряжения постоянного тока .работает следующим образом.При включении питания дифференциальный усилитель 7 создает на базетранзистора 3 такое напряжение, прикотором потенциал в средней точкерезистивного делителя, к которойподключен эмиттер транзистора 2, становится таким, что напряжения наколлекторах этих транзисторов равны(с точностью до напряжения смещениядифференциального усилителя),Это происходит в случае когдападения напряжения на резисторах4 и 5 при протекании через них коллекторных токов 1, и 1 первого ивторого транзисторов равны11 4 Йил и 1 5(1)1 К.Дпя коллекторных токов транзисторов можно записатьПэБ;1=1 е -- 1=12отгде 1 , - ток насыщения переходаэмиттер " база -го транзистора;11 Б - падение напряжения наэмиттерном переходе д-го транзистора;КТтемпературный потенциал;тК - постоянная Больцмана; Т " абсолютная температура;о - заряд электрона.Для согласованной пары транзисторов1 яБ 1 552 тогда14 1192ю З (2)4 тгде П = ПБ, - Ов,Очевидно, что Ц э равно падениюнапряжения на резисторе 6. Соответствующим выбором сопротивлений резисторов 4-6 можно получить ток эмиттера транзистора 31 ээ 1 а и Пэ 1 ээ Кб (3)Учитывая (1), (2) и (3), получимВ 5 1 эз Кб- =е - ВФ, ЧтЧг Кили 1 = - 1 п ,20Таким образом, если выбрать величину резистора 5 достаточно большой (КК 6), транзистор 3 с достаточно большим коэффициентом усиления 25 (131 д; 1 э = 1 э э= 1 т), то транзистор 3 можно рассматривать как генератор тока величиной1 г = АфТ,К 1 п К/К 1где (А = -- (30Выбирая соответствующее значениерезистора 8, можно добиться, чтобынапряжение П на выходе дифференциального усилителя 7 было стабильным.35 Для этого необходимо, чтобы его величина была близка к численному значению ширины запрещенной зоны в кремнии, В известных стабилизаторах длягенерации такого напряжения исполь зуется сложение напряжения эмиттербаза П эв транзистора 3, имеющегопри протекании через него постоянноготока отрицательный и практическипостоянный температурный коэффициент 45 б= -2, 39 мВ/ С, с напряжением, имеющим равный ему положительный температурный коэффициент. В описываемомслучае через транзистор 3 протекаетне постоянный, а прямо пропорциональ ный абсолютной температуре ток. Однако и в этом случае температурныйкоэффициент 0(,т также практически постоянен. Покажем это, Физический5162805где 1 - ток коллектора транзистор;1 - ток насыщения.Возьмем производную1 К КТ 1 д 1Ц- (1 п 1 - 1 п 1 ) + -"(- -- 5Б 5 д(1 п 1 Бэ) дТ Запишем эту формулу для случая ф 10 д 1 когда 1 = 1 фГ (Т) и о дТ1 п 1 ) тогдаДр( О( -К-(1 п+ 1).К 1Ч 1,30 Примем, что при некоторой температуре То, например комнатной (Т =293 К), 1 т1 о. Тогда можно запи" сать 1 т/1 оТ/То и в температурном диапазоне (-55 С - 125 С) отношение 35 1 /1 о меняется в пределах 0,744-1,35, а величина 1 п 1 /1 о (-0,3-0,31),Так как К/ц = 0,086 мВ/оС, то в случае коллекторного тока транзистора прямо пропорционального абсолютнои40)температуре, 0(т практически постоянен и равен:0(т 0+ Ь 0( 2,470,02 (мВ/"С). Таким образом, для того, чтобы нв выходе дифференциального усилителя 7 получилось стабильное напряжежение, равное сумме напряжений 11 эв и падений напряжений на резисторах 50 6 и 8, необходимо, чтобы температурный коэффициент этого напряжения был равен 2,47 мВ/ С. Для этого суммарное падение напряжения на резисторах 6 и 8 должно быть равно: ПгТ55 Ф 2 47 (мВ) (иапример, для температуеры 293 К это значение 724 мВ).При этом напряжение 114 стабилизируется на уровне 1,22 В. Аналогично такое же напряжение,но относительно другого вывода источника питания стабилизируется на коллекторе транзистора З.и равно сумменапряжений база - эмиттер транзистора9 (отрицательный температурный коэф"фициент) и падения напряжения на резисторе 11, вызванного протеканиемтого же пропорционального температуре тока 1. (положительный температурный коэффициент). Величина резистора 11 должна быть ранна суммерезисторов 6 и 8,Коллектор транзистора 10 является источником тока, прямопропорционального температуре, так как этоттранзистор совместно с резистором12 образует с транзистором 9 и резистором 1 О схему токового зеркала.Формула из обретения1, Стабилизатор напряжения постоянного тока содержащий три транзистора, первые два из которых образуют согласованную пару, три резистора и дифференциальный усилитель, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей шиной, его коллектор и база соединены с базой второго транзистора и через первый резистор - с шиной питания, с которой через второй резистор соединен коллектор второго транзистора, эмиттер которого через третий резистор соединен с общей шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него введен дополнительный резистор, один вывод которого соединен с эмиттером третьего транэистора и является выходом термозависимого напряжения, а другой вывод соединен с эмиттером второго транзистора, коллектор которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с базами первого и второго транзисторов, а выход использован в качестве выхода основного напряжения и соединен с базой третьего транзистора, коллектор которого соединен с шиной питания,2. Стабил.затор по и.1, о т л и ч в ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей, в него введен пятый резисторПодписноезобретениям и открытия Раушская наб., д. 4/5 и ГКНТ СССР по -3 Производственно-иэда ий комбинат "Патент", г. Ужгород Гагарина, 101 и четвертый транзистор, включенные в последовательную цепь с коллектором третьего транзистора и шиной питания, причем четвертый транзистор включен с объединенными базой и коллектором, коллектор третьего транзистора использовац в качестве выхода стабильного напряжения относительно шины питания, а указанное соединение осуществлено через упомянутую последовательную цепь.3. Стабилизатор по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных 53ввозможностей, в него введены шестой резистор и пятый транзистор противоположного первым трем транзисторам типа проводимости и одинакового типа проводимости с четвертым транэисто" ром, причем коллекторы третьего и четвертого транзисторов, базы четвертого и пятого транзисторов объединены, эмиттеры четвертого и пятого транзисторов через соответственно пятый и шестой резисторы соединены с шиной питания, при этом коллектор пятого транзистора используется в качестве выхода термоэависимого тока.