Интегральные источники опорного напряжения (ИОН): общие положения. Схемотехника, параметры, расчет. Принципы термокомпенсации и термостатирования

Вопрос 53: Интегральные источники опорного напряжения (ИОН): общие положения. Схемотехника, параметры, расчет. Принципы термокомпенсации и термостатирования.

Источники опорного напряжения: общие положения.

Источник напряжения - элемент электрической схемы, который вырабатывает выходное напряжение U₀, не зависящее от величины нагрузки источника напряжения, или, что то же, от источников напряжения и тока.

Источник опорного напряжения характеризуется следующими параметрами: номинальное выходное напряжение - U_ВЫХ;  выходное динамическое сопротивление ; температурная нестабильность выходного напряжения ; коэффициент влияния источника питания :

Несмотря на то, что не возможно создать идеальный источник напряжения, как и идеальный источник тока, можно сконструировать электронные схемы, близко аппроксимирующие характеристики идеального источника напряжения, которые используются по отдельности или совместно. Один способ базируется на использовании свойства транзистора преобразовывать импеданс, что в свою очередь связано со свойством усиления транзистора по току. Другой способ базируется на свойствах усилителя с отрицательной обратной связью.

Рис. 1 Влияние выходного сопротивления источника опорного напряжения на выходное напряжение источника

Рассмотрим действие эмиттерного повторителя на выходное сопротивление источника опорного напряжения.

Рис. 2 Эмиттерный повторитель

Как видно из последней формулы, сопротивление базы уменьшается в b+1 раз.

Для уменьшения выходного сопротивления применяют ОУ с ООС.

Рис. 3 Схема операционного усилителя с отрицательной обратной связью

Выразим выходное напряжение:

Как видно из последней формулы значение сопротивления R при включении отрицательной обратной связи уменьшается в 1+К_U раз.

Простейший источник опорного напряжения

Рис. 4 Простейший источник опорного напряжения

Определим напряжение на выходе источника U_ВЫХ.

Определим выходное динамическое сопротивление. Выходное динамическое сопротивление определяется по формуле:

Выходное динамическое сопротивление :

Источник опорного напряжения на основе UБЭ

Выходное напряжение этого источника определяется по формуле:

Найдем выражение для  выходного динамического сопротивления. Выходное динамическое сопротивление определяется по формуле:

;

Тогда ;

Динамическое выходное сопротивление показывает изменение выходного тока при малых изменениях выходного тока.

Подставив это выражение в выражение для выходного напряжения получим выражение для  изменения напряжения при больших изменениях тока.

Расчет коэффициента влияния источника питания. Для нахождения этого параметра необходимо найти вначале производную выходного напряжения от напряжения питания:   выражение для К_ВИП примет вид:  

.Определение температурного коэффициента выходного напряжение (TKU_ВЫХ)

Температурный коэффициент выходного напряжения находится по формуле:

, тогда  

Как видно из последней формулы ТКU_ВЫХ не зависит от величины