Стабилизатор постоянного тока

О П И С А Н И Е и 736071ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 18.01,78 (21) 2571261/24-07 6 05 Г 1/56 с присоединением заявкиГосударстооннюб комитет СССР(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в сверхбыстродействующих логических интегральных схемах и больших интегральных схемах с эмиттерносвязанными5 элементами.Известны стабилизаторы постоянного тока, используемые в элементах с эмиттерными связями, состоящие из транзистора, коллекторный вывод которого слутй жит выходом источника тока, и резистивного делителя с диодами, задающего необтсодимое смешение на базу транзистора 1,Из известных технических решений наиболее близким по технической сушности к изобретению является стабилизатор постоянного тока содержаший три транзистора, база первого из которых соедине на с коллектором второго и через первый резистор"подсоединена к первой из питаюО ших шин, эмиттер переого транзистора соединен с базой третьего выходного транзистора, коллектор которого соединен с выходным выводом стабилизатора,а эмиттер через второй резистор нодсоединен ко второй питаюшей шине, коллектор первого транзистора подсоединен кпервой питающей шине, а база второготранзистора через третий резистор соединена со второй питающей шиной 2.Недостатком известного решенияявляется сильная зависимость тока стабилизатора от изменений напряженияпитания и окружающей температуры.Цель изобретения - повысить стабильность выходного тока стабилизатора приизменениях питающего напряжения питания и температуры,Поставленная цель достигается тем,что в стабилизатор постоянного тока,содержащий три транзистора база первого из которых соединена с коллекторомвторого и через первый резистор подсоединена к первой из питаюших шин, эмиттер первого транзистора соединен с базой третьего выходного транзистора,коллектор которого соединен с вь,ходпымвыводом стабилизатора, а змиттер черезо 071 фзывает уменьшение разности тютенциаловмежду базой транзистора 1 и питающейшиной 5, что приведет к уменьшению тока через транзистор 1 т,е. уменьшениюразности потенциалов между эмиттеромтранзистора 1 и питающей шиной 5. Зтовлечет эа собой уменьшение тока черезрезистор 11, т.е. выходного тока.Б стабилизаторе устанавливается 10 устойчивый режим работы, определяемыйследующими уравнениями:(1) сэо Ао й=З +3; 3 73второй резистор подсоединен ко второйпитающей шине, коллектор первого транзистора подсоединен к первой питающейшине, а база второго транзистора черезтретий резистор соединена со второй питающей шиной, введена цепочка из последо.вательно соединенных четвертого резистора и диода, включенная между второйпитающей шиной и базой второго транзистора, которая через пятый дополнительновведенный резистор подключена к точкесоединения эмиттера первого транзисторас базой третьего выходного транзистораа эмиттер второго транзистора непосредственно соединен со второй питающейшиной.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизаторапостоянного тока.3 миттер транзистора 1 соединен сбазой транзистора 2 и через резистор3 - с базой транзистора 4, Змиттертранзистора 4 соединен с питающей шиной 5. База транзистора 4 соединена санодом диода 6 и через резистор 7 - спитающей шиной 5 Катод диода 6 черезрезистор 8 подключен к шине 5. Коллектор транзистора 4 соединен с базой транзистора 1 н через резистор 9 - с питающей шиной 10. Коллектор транзистора 1Щтакже соединен с читающей шиной 10.Змиттер транзистора 2 через резистор11 подключен к питающей шине 5. Коллектор транзистора 2 подсоединен к выходному выводу стабилизатора постоянноготока.Стабилизатор постоянного тока работаетследующим образом,При подаче напряжения на питающиешины 5 и 10 в схеме устанавливаетсярежим работы, задаваемый параметрамистабилизатора. Принцип работы стабилизатора основан на введении в схему отрицательной обратной связи.Увеличение выходного тока, идущего45через коллектор транзистора 2, вызывает увеличение падания напряжения нарезисторе 11, что, в свою очередь, влечет за собой увеличение разности потенциалов между эмиттером транзистора 150и питающей шиной 5, В результате этоготок через резисторы 3, 8, 7 и диод 6растет, увеличивая разность потенциаловмежду эмиттером и базой транзистора554, что, в свою очередь, вызывает увеличение тока через резистор 9, которыйзадается транзистором 4, Увеличениепадения напряжения на резисторе 9 виЕ=о %+Ч Ь - Щ 3+ф, Ь -.; (Э) пыт 9 9 г 3 з о 1 3 Ъ 9Ч 6 п - +й 3 =Я 5 Фи и Ъ ъ 1 1 (5), - токичерез резисторы 7, 11, 9, 3, 8соответственно;Ч - температурный потенциал;3 - обратный ток диода 6;К+ ЯЙ, К - сопротивления резисторов 7, 1 1, 9,3, 8;- напряжение, подаваемое на питающие шины 5 и 10.Транзисторы 1, 2 и 4 имеют одинаков.вый обратный ток эмиттерно-базовогоперехода ЗДля упрощения не рассматриваютсябазовые токи транзисторов,Иэ управления (3) видно, что изменение напряженич питания вызывает изменение токов, текущих через резисорыОи 3.Увеличение тока через резистор 3вызывает увеличение токов, текущихчере- резисгоры 7 и 8.Дифференцируя уравнение (1), получаемзависимость относительного изменениятока, текущего через резистор 9 фЙда Ъ9"- от относительного изменения токад"(6)Величина, -Ь 4- достаточномобольшая, т.е, относительное изменениедЗ 9 иа много раз больше относительного изменения ЮД,5 736071Иэ у"авнения (2) аналогичным об- д разом получаем зависимость относитель- т ного изменения тока 3от относитель- щ ного изменения тока 3 ( д 3 ):п 30 9.ЪОвВ-фгЕп у - ,При росте температуры отношениеостается постоянным, так как мдео 56 дае.тся отношением площадей эмиттерных переходов, коэффициент 6. возрастает. Поэтому ток, текущий через резистор 8, возрастает - формула (8),В результате суммарный ток через5 резистор Э не меняется при изменениях температуры.Разность потенциалов между базой транзистора 2 и питающей шиной 5 опре включенная между второй питающей шиной и базой второго транзистора. которая через пятый дополнительно введенный резистор подключена к точке соединения 5эмиттера первого транзистора с базой третьего выходного транзистора, а эмитЯзвВеличина коэффициента ( 1+ - ф - )+г определяется см, формулу (2) логарифмом произведения отношения токов 39 и 08 и отношения обратных токов диода 6 ( 3 ) к эмиттерно-базового перехода транзистора 4 ( , ):При условии, что ток через резистор 8 намкого меньше тока через резистор 9 к что обратный ток диода 6 больше обратного тока базово-эмиттерного перехода (эа счет разных плошадей И-р переходов) относительное изменение тока через резистор 9 намного больше по сравнению с относительным изменением 638.Так как ток 3 равен сумме токов 3 и 38 , то относительное изме екйе тока ЗЪ незначит ьно ко сравнению с относительным изменением тока 39, т,е. при изменении напряжения питания меняется напряжение на резисторе 9, разность же потенциалов между питающей шиной 5 и эмиттером первого тракэистора 1 остается почти неизменной. Поэтому вьиодкой ток стабилизатора, задаваемый этой разностью потенциалов, стабилизнрован по напряже нию питания,При увеличении температуры напряжение на базово-эмнттерном переходе транзистора 4 уменьшается, что вызывает уменьшение тока через резистор 7.Из формулы (2) получаем, что ток через резистор 8 определяется следующим образом; еляется напряжс ллем на базово-эмитерном переходе транзистора 4 н паде 1 ем напряжения на резисторе 3. Темературное изменение напряжения наэмиттерном переходе транзистора 2 компенсируется температурным изменением напряжения на эмиттерном переходе транзистора 4, ток же через резистор 3 постоянный, поэтому выходной ток стабн- О лизатора стабилен при изменениях температуры,Предлагаемый стабилизатор постоянного тока обладает наибольшей ствбили зацией выходного тока при суммарном 15 воздействии отклонений напряжения питания и температуры, изменения нагрузки и технологического разброса параметров схемы из известных источников постоянного тока, используемых .в анало гичных целях, может работать при низких напряжениях питания и при этом отличается простотой схемы, Предлагаемый стабилизатор перспективен при использовании его в сверхбыстродействующих Б больших интегральных схемах на низкоуровневых элементах с эмиттерными связями. Формула изобретен ия Стабилизатор постоянного тока, содержащий три транзистора, база первого из которых соединена с коллектором второго и через первый резистор подсоединена к одной из пптаюшнх шин, эмиттер первого транзистора соединен с базой третьего выходного транзистора, коллектор которого соединен с выходным выво-. дом стабилизатора, а эмиттер через второй резистор подсоединен ко второй пи-. тающей шине, коллектор первого транзистора подсоединен к первой питаюыей шине, а база второго транзистора через третий резистор соединена со второй питающей шиной, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения стабильности выходного тока при изменениях питающего напряжения н температуры, в него введена цепочка из последовательно соединенных четвертого резистора и диода,тер второго транзистора непосредственносоединен со второй питающей шиной.7 73Источники ицформлнии, принятые ьо внимание при экспертизе1. Иемудров В. Г. и др, Вбор источника постоянного тока и логических схемах на токовых переключателях, Э сб. 6071 8Микроэлектроцик, под ред. Ф. В. Лукиц,М.Советс кое радио, вып, 519 7 2,с. 275-281.2, Патент Великобритании % 1443361,кл. Н 1 К, 1974.Заказ 2427/39 Тираж 956 Подписное ИНИИПИ Государственного комитета СССР цо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППН фПатент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4