Материал: Источники питания РЭА

2.9 Источники опорного напряжения

В любой схеме стабилизатора требуется наличие опорного напряжения (ОН), с которым сравнивается величина выходного напряжения. Очевидно, что стабильность выходного напряжения не может быть выше стабильности опорного напряжения.

Кроме стабилизаторов многие функционально законченные устройства современной электроники требуют для своей работы стабильных источников ОН. Это схемы, содержащие ЦАП и АЦП, измерительная аппаратура и многие другие устройства. Несмотря на то, что практически все подобные функциональные узлы изготавливаются в интегральном исполнении, не препятствующем помещению внутрь микросхемы источника стабильного напряжения, в ряде случаев предпочтение отдается применению отдельных (внешних) источников ОН, обладающих значительно лучшими параметрами.

Наиболее часто используются два вида источников ОН: 1) источники на основе стабилизаторов;

2)«Bandgap» источники ОН (на русском языке: «UБЭ - стабилитроны», «стабилитроны с напряжением запрещенной зоны», «ис-

точники опорного напряжения равного ширине запрещенной зоны», «источники ОН с использованием напряжения ширины запрещенной зоны» и ряд других названий).

Каждый из них может использоваться либо как самостоятельный функциональный узел, либо в составе ИМС источника опорного напряжения.

Источники опорного напряжения на стабилизаторах. Компактны,

дешевы, достаточно широко распространены. Стабилитроны выпускаются на целый ряд значений напряжений – от 2 – 2,5 В до 200 В с допустимой мощностью рассеивания от долей ватта до 50 Вт и допуском на напряжение стабилизации от 1 до 20%.

Несмотря на достаточно широкое распространение стабилитронных источников ОН (рис.2.29,2.30,2.31) задача построения таких источников с конкретными параметрами не так проста, как это может показаться на первый взгляд. При построении стабилитронных источников ОН необходимо иметь в виду следующие моменты:

1) стабилитроны имеют конечный набор значений напряжения стабилизации и большой допуск на это напряжение (разумеется, кроме дорогих прецизионных приборов);

2)стабилитроны создают значительный шум;

3)напряжение стабилизации зависит от величины обратного тока стабилитрона (тока стабилизации) и температуры.

Однако последнее теряет актуальность для стабилитронов с напряжением стабилизации ≈ 6 В. Они мало чувствительны к изменениям тока и при

является возможность изменения напряжения стабилизации. Так, например, регулируемый прецизионный отечественный стабилитрон 142ЕН19 имеет напряжение стабилизации изменяемое в интервале от 2,5 до 36 В. Регулировка напряжения осуществляется с помощью внешнего резистивного делителя (рис.2.74).

+R1

Рис.2.74. Регулирование опорного напряжения в схеме с трехвыводным интегральным источником ОН.

«Bandgap» источники опорного напряжения. В основе схемы та-

кого источника лежит идея генерирования напряжения с температурным коэффициентом, положительным и равным по абсолютной величине отрицательному температурному коэффициенту напряжения эмиттерного пе-

рехода транзистора Uбэ. При суммировании этого напряжения с Uбэ получится напряжение с нулевым температурным коэффициентом.

Основой «генератора» требуемого напряжения является токовое зеркало (рис.2.75), у которого соотношение то-

дывается с нормальным напряжением Uбэ транзистора (рис.2.76). Резистор

R2 задает величину напряжения, которое складывается с напряжением Uбэ транзистора VT3 и имеет положительный температурный коэффициент.

Температурный коэффициент источника ОН (рис.2.76) будет действи-

тельно нулевым, если UR2 + Uбэ ≈ 1,22 В (напряжение запрещенной зоны кремния). Требуемое значение суммы напряжений достигается подбором