Источник эталонного напряжения

Источник эталонного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в радиоэлектронике, электротехнике и приборостроении. Цель изобретения - уменьшение температурного дрейфа выходного напряжения. Схемотехническое и конструктивное построение I микросхемы источника обеспечивает компенсацию нелинейной температурной составляющей эталонного напряжения до величин второго порядка малости, что позволяет снизить влияние температурных нестабильностей и технологических разбросов элементов интегральной cxeNtbi и уменьшить величину теплового дрейфа эталонного напряжения в широком .диапазоне температур. Источнид.,построен ла принципе равенства вькодного напряжения, ширине запрещенной зоны кремния, выраженной в вольтах . Источник содержит опорный р-п-р-транзистор 1 с боковой инжекцией, KOTopbrii вместе с резисторами 2 и 3 определяет величину компенсирующего напряжения, термодатчик 4, операционный уси.литель 5, следягдь:й источник термозависимого тока 6 и следящий инвертирующий разветвитель тока 7 . 2 ил. 23 И

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (!i) Al

4 G 05 F .1/613

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4061546/24 — 07 (22) 25.03.86 (46) 07.08.87. Бюл.9- 29 (71) Электротехнический завод им. Х. Пегельмана и Рязанский радиотехнический институт (72) В.А. Стрик и В.В. Меер (53) 621.316,722.1(088.8) (56) Патент Франции М 2506043 кл. G 05 F 1/6 13, 1982.

Патент США - 4249122, кл. С 05 F 1/613, 1981. (54) ИСТОЧНИК ЭТАЛОННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобре гение относится к микроэлектронике и может быть использовав но в радиоэлектронике, электротехнике и приборостроении. Цель изобретения — умень»1ение температурного дрейфа выходно»o напряжения. Схемотехническое и конструктивное построение

I микросхемы источника обеспечивает компенсацию нелинейной т емпературной составляющей эталонного напряжения да величин второго порядка малости, что позволяет снизить влиян 1е температурных нестабильностей и технологических разбросав элементов интегральной схемы и уманьщить BE111÷èну теп лового дрейфа эталонного напряжения в

»»1рпком диапазоне температур. Источ11ик,построен .1а принци-..е равенства выход»ога напряжения, ширине заI-pe— щснной зоны кремния, выраженной в вольтах. Источник содержит опорный р †п †р†тран 1 с боковой инжек— цией, который вме-те с резисторами

2 и 3 определяет величину компенсирукщего напряжения, термодатчик 4, операционный усилитель 5, следящ»11 источник термазависимогG так-.а б и с.iå— дящий инвертирующий разветвитель така 7. 2 ил. электропитания прецизионной радио) электронной аппаратуры., Целью изобретения является умен,— шение температурного дрейфа выхо:,ног<) напряжения источника.

На фиг. 1 представлена пр?(нципиа.?ьная электрическая схема ист )<ниса эталонного напряжения; на фиг. 2 констр.укция цепи задан>ля те)»!Oзави =Hмого тэка.

Ист эчиик эталонного напряжения:о-держит первый транзистор 1, .Герпый 2 и второй 3 резисторы, термоцаii>ик

ОПЕРаЦИОНН?г??1 VOИЛИТЕЛЬ 5, ГПС?ДЯЩ?гй

)лсточник 6 те1)мОЗависи Iогu TOKE! -: »" е-дящий инвертирующий разветвитель тока. Термодатчик 4 «b:1?ол??е н в Випе активного цвухплечевого мос га, пер вое и второе плечо ко:opoc0 соотзе7ственно содержат вторс>й усипител bi:.b!I, транзистор 8 и третий нагрузоч:Гь и резистор 9, разделен?н и на час ги и 9", третий усилител.=ный ipапзиo«0):

10 и четвертый нагрузо. ный рс::.. тог

11, разделенный на ча.ти 11 и 11" причем сопротивления;: принци? ра и. ления резисторов 9 и ll i. ..H«K..oo,> т.е. сопротивлен:ля ре«Hcтэрон равны Рн,а сопротивления Гас-с,! и 11" равны r Площадь и.:иттера транзистора 8 >3 А раз бопьг е,.>",,Г эмиттеРа тРанзиOToðà 1)3...,,; а ... ?гь> эмиттеры объеди lvI«1 и чер,.: э.т;=ме. т

12 токоотвода подключены к общей не 13„Следящий источник б термоз<:-висимого тока выполнеH lià О.-.орно?1 транзисторе 14 в диод«ом в1(лючени<1 ?? ?????????????????>м транз?лсторе 1 .)., Ииеющ(?м по меньшей мере два коллекторных Вхэда 16 и 1 > текущие чере-, i их токи

I и Е пропорциональны >:..;ñщадям

16 соответствующих бе30K<31olåKTc>1 :Ib!K >0реходов транзистора 1 .. ))<3 i счник 6 структурно построен г о схе "?е то--о 3» го зеркала, в котороь змнт;ерный ток транзистора 1» пг эпор.ц,?онален эмиттерному току тра(- 36(ст ора 1, С. 10 дящий инвертирующий разветвитель 7 тока выполнен на пятсм транзистор

18 в диодном включении и щнс:том тра- :— зисторе 19, имеющем по мен,шей иеpe три коллектора 20 — 22, каждый из ко-торых используется для отвода темпе— ратурно-зависимой части тока. Пепи питания операционного усилителя, и» фиг. 1 не показаны и, поскэльку,k!Ос>гi I 12 >) . ИЗОбрЕтЕНИЕ ОтНОСИтСя К 7>3:eKTIOOTг-:ПХ-нике и может быть испопьзо«ано для!

„Я 13ЫР с>0, . i<?3

ГГ > ..1 Н И Й >1) > Е,7, Н <1 3 ?? ?? ????,????” ???????????????????? ?? ??,)?????? ?????????? ???????? ..????.(???????? ???????? ??????????- ?????? ????”; ??:(???? ??????????,.:> г(И к:3ывс>1?с>Г 1 3 и

>ТО."1 ВЫ";0„! > ИС

I1О0; ЬЗУСTCK,,. ER Попс..<И ТОКа -И7;

11 <Я

Ор» а

K(,>г 3 !H(, Oil;i?. < " 01 -3 .1,?И р>3 ii .1(q ÑI :.ГПИТ ЕЛЬ Э ) а = БИБ с! = Т МС ЖЛУ !3! I!

1 ) и 23 на((ряж=,=ние К =- . 1,>(:

ПИР?ИЛ 1 .3НПРЕГ",Е>:Ггой ЗОНЬ: КРЕМН<«

)iPH 3 том тРгз и 3!(cTО i 1 -> Вь полнг! с ?Р;гкт",гPb> г боковои иг>!c (-;с

?ен?(е KOтсрой (Оказан э па фиг

К ? P III? IB F30é П(сд. 10>KK(П ТИ ПH

Ванием акцепт(.-:>ной .-.р -е-ью со р — -,C -Га< 71, 2) 5 г -?; б:1 < г«НИЛ 13, КOTOP ая П;)СРЕПС.Т«СМ И

:3«))(> ГЗс? ii I!i«Õ КО! Гс<КТНЬ. Х;! 0). (:т ЕК и, аь<.

?) )

1 Л и, сепг с

Дaiia

Й 3 а IE та пл?Г г

О E) B. 3

1 .1(Il(3 !. - Пвс< ",>(> =.H(:ТOP!1 Н Э - 0.: и Г,ующим ()(,))«зои.

Литанис> ?.. co-.ниь а 3 алон.-(о- э наг:):!Х- 1 alii .)Оца<3 ??>I = . ВЬПЗС, ÎТ IОСИ ! 3 .(1Ь!10 В Ь!«01; 1; 3 -(- .P С: 3 Т 0?COO P 3. ?IИЧИ

=.л?,ный з?(е: ". Оз lc!,åн-.:7:Гб .-о гHIIa. !

), I .,n II0e на."1 р. (жени(. )," снимает с я меж—, 1 » i!3113ofl, ами ) > и 1 .) * Те >) мод ат.l лк ->, Ч(1 Г ) < 3 -ill !E?i iiil>X(K . 1-:>7,„ã 0!F 1ËÕ плоша<и

?1 и ;31)1 Усипи епьllblx Рс?113:3ГтоЗОВ

3,>раб а ты« ае т на их ки!.,! е кторах

Г ГНЫЕ НаПРГ(3(сзНИЯ, ПР<)>-СРПИЭНа:)

=МНЕ;)атУРЛОМ г l )TO«!I?i:3 IУ ) С<»,, е,ïåð Tòуре Т:С. л <-рацион!I=!A епь з раз«ива(-т н 3 ньхоце тах .>Нже?сие ) 1«ОH ь.о гор»>i а3:Oст

: >;1< >ги . на < —;- вх> EH: 1 p!i>:,17?1)?с=

1<>г ".ГО. >)ТО;,0».: ИГа Г<.:; .:-(О -.- а .>НО горе гок и ? -.. > ц<н --.:,-:: с

ПУЮЩИН CF>Г,Г(аг. Нап". -«К >ГИЯ ;

Г (- р? < -. "(1(а питания тра-.з»ст-ра 1- . СГ?язан

Обратной сп;згл =; эогнсше:пле? .

Pi1З Но†ные т,(Ое нап ь >.. а il . г

:1 РЕ

:1ПС НСИ " братi 0К

С ТОКО)

i) 1

1 с 6г29

> де Ф>16 . — коэс))с)иииент 1 у - ." ения пс

„с току (17ри 131;лючепии с общей б(13<3Й,> дл?с транГИ« 1(1313 С I i . IЛ 1 . ". C: 0 0>с.(: ("! НЫЕ

-;.с:-..-. служат K.>SI >с.ктс>р(-.м -.pc.!i 1:с То а

Зм?<ттс>р т>пко: о 7 p;Iпз.:стор;3 Вы.-ол—

В ние lc>F (ьл ьн<>й 00 ти 2 .. о Сифф 3 10>> 1 Ц)."1 ПРО?1С .. CC : >..170!C TC

1) с> 11 ТО т (FIÌС с!" Г)1 би?Г ;" 3 с< IP .> НИЯ ?1

1 "с О:<ЬП I ППС К POJI!; .1 0.7 . >1. . с . .<>:. ВТГ Ь llbIH

i < K,. 8, сс>Г?данный "., р>е зул,> ате ,:. г><,>у:3?1>1?l доk!C>1)НОЙ ПрИМЕСГИ «::(>цЕС—

Ф.))>МИ)> Ва?:?IFI ЗМПTTei>01! П-Р-- 1 ТРаНс . < .3

3 1328810 зисторав 15 и 19 отчоси 2 нестасоздает вой дрейф

:-ность

Г(Т) — b.ò = 1 +г. Т напряжение коррекции, которое приво- 10 дит к соответствующему изменению тока обратной связи i. Напряжение Е на вь(15 (Т} . 1 + Т

;( ((Т) — э где

b =2

7сжигечьн((й и(знаку тегьп(вай дрейф

Cr ММс7Р На! С Нс7ПРЯЖЕ!{{сЯ " ° Сов OI« . П(IЫМ

ВЫбараМ ВЕчпс{И({ », и,? МОЖНО СОЗдатЬ кривопинейну с ке.-(пе н с ацик(те плова го дрейфа В жс.ваемо.(температурном диапаэ(?({с:

11(лся(? а ВЛТЕ с{. . НОЕ В КЛЮЧЕ НИР CII 0«2Iß. (с(1 "< л То (НЕГ? ИС.(ОЧНИК .т .«РМс ЗаЬ({СИМОГО така и c.IO,Ir .ùt. го l : В ерт;(рующе гo р,{эьетвии 3 Ва,! ИМЫХ «({(И с.,.«.—.ПЕ К тор («ЬГХ -. ра Н:1ИСтоРах 1з и с 9, .:1,. 000тветс гВУю;:{ие зна {(-ния коэффициентов си It ния реа «

c ::С", .сс Б Прс;IС.: -Х О, 1, ° .: „(, J ° (Нах ((р(1 Г Саэ;-.-„ -;.!j {Iлффсое Нц(:аПЬс(ай

Пс) !ВНЕЙ Карр вкi!{{? «((щИХ ГОКЕБ !;0 (.Пектс{1011 -«1 и ",;-.. Tr70 =у".Сь(с»лл и b-, RIoo, К, (I:!I и(=:TOB уCI{, Н!.: »... -., »с,, и КС"-,01{111«ЕН а",-;" «Е с:с ((ТЕ СЙ 9 9.:;;;;, — 1 (0(Г 1 ГЕр(0— датчика, « IIB(({5 0 Iее проста устрОистВО ("лиГ, 1 ) Г(О 2 с тавл эг1е л(н таз и lrcëO виям согласования сх раба 1(!x pew(I!(0B

IIO -I "IIВЯЖЕ! .НЯМ Е МЕЯ B Вигл „. -i TO СХЕ

1"(с пр,"{С "НГ:(я - . СОб 011 1(". (СЬ03 ° I«I{tlH анс!ПОГ ОГIОI1«!IO: .,((t д 1, рв i{11(IЭ с «1 СЯ кОГ2 а траг«аист((«1«1 1 с 1 иl 13 в II01({B ются в Гиде 1? р — с-рук тур, а оста.чь- ные тра нз.{(—; ар:., —: Виде -..— — р — —, ñòðóêТуР !

БпаI Oдаря ин.. ег;;,ьнай структуре цепи пода«1; †.ак» обратной связи в

ПОЛ л.(IPDBOI il:êOГам крl{С Талями В ВИДЕ тельно соответствующих коллекторов 16 и 20.

Токи протекающие через коллекторS

5 ные цепи транзисторов 18 и 19, пропорциональны i, и вырабатывают в резисторных частях 9 — 9 и 11 — 11 моста термодатчика 4 дополнительное ходе эталонного источника с учетом действия перечиспенных цепей коррек— ции равно ({ f T(А

- ((((saEf() b,Tj (1 act ) R 20 Е(Т)

+ (1+ ---) (Г In л

R„, ((ò)- b Т

V k (о °, — а --)

Ч(,, (((,, 1 — (, 25 отношение площадей эмиттерав транзисторов 8 и 10;

30 постоянная Бопьцмана; заряд электрона; коэффициенты уси.{ения по току в схеме с общей базой для транзистора 19 относитепьна

35 коллекторов 21 и 22; номинальные значения сопратив— пения резисторов 2 и 3 при температуре Т нижней границы тепловога диапазона эксппу—

401 атапии.

Произведение сопротивления Р, которое обратна Г{рачорцианапьна и: 0щади поперечнога сечения коппекторнс— го слоя 25 (фиг. 2), на значение- теплового начального тока (>, калпек.ора транзистора 144, которое прямо пропорционально инжектирующей площади его эмиттера, при температуре Т Остается нечувствигепьным к технологическим дестабилизирующим факторам типа отклонения гт:убины загонки h и, кроме того, при испог{ьзова({{(и р- и-р транзистора с боковой инжекцией в ка- 5честве опорного элемента базовой обпастью служит эпитаксиапьная пленка с равномерным легирова{(ием и концентрацией примеси В бз.зе 11, которая мажет кантрочираваться в процессе пра— изводства.

При ((= 0 и Ь =0 (-.е. ({ относительная темгературная бидьнасть f(T) R, отрицатепьный па знаку тепло напряжения Е. При y, = а„ ра близка к значе({{(ю 1 с пагре(шнастью по чпе({ав втарс Га порядка мапасти, . с . „Т а ОТНОШРНИЕ (ри этом па абсолютной веп (чине

ТЕП.lасЗОЙ !".СЙф ..ЕР 10 . 0 C. Iа ГаЕМОГО с Сс

{ — — — — 1 ме(l (Ill(? те ипатаl c д(!Pl((bа ВтарО с (* ,с!, Гo 0.7,(?г({е. (ага (-, вЂ, -), чта создает паТ тепя така: —. з-,в-07BBт реализовать ," трукту.-лу, «1-;- 1 ) (Ip!; —, рва-1«, Io Васпра— (3ЛЯВ р-П-р-транзистора с боковои ин,-;;=кди-. ей, имеющего удлиненньп(и;:3азделениый на реэисторные части !с(>л?1ектор;фиг. :

I .-- 3 ГДаЕТСЯ ПРИ Пнтаини, Е ГО Т УСтн31ИТЕПЯ

S по цепи эмиттера снизить чувс-..ь.лтельнэсть теплового г рейфа источник=i эталонного напряжения к пр)изводс.т— венным и технологическим цестабипиз .рующим факторам, вследствие чег<3 во:.:можна компенсация одномернон ; е.лг,=-.:.-- "", турной нестабильности реэисто,a V. с учетом несбат(ансир<)ван!(ссти т211)!(D вого дрейфа, Осуществляе<лс и сиво>: уиНОСТЬЮ ОТПИЧИТЕЛЬНЫХ (<РИЗНаКОВ: С точников "(6 и видом под<к п; =;ен(-я их выводов между с.обой и к о -; а7 л "ьl», элементам схемь> (фиг, 1, „Пр)! з Г.:-. структурное .построение пс.:<:,пед>>ей учетом конструкции (фиг, сс.>дг.е> возможность достиже>. ия ра ..л, !-Иой т: : ."1 (Г

ВОДУ -(ЕОЕЗ Э. Г-(Е(Г -. К< О. О .. ЗЬВьlз ода:-, п<3,3 I- — I> ) з,1 (" <ор а, кr

P11Â <3:1" г) е:3 и " Т <3 D DI 1 а,(<. I>, D,т ттi D

С!OPОГО C<3(3 !ИНЕИ С

;1,> (О3(i = (!,->юй (та О(1 —,.: СМ: РИH!3" .! ОРС . Г< РТ<> <: 1<" " - — - «<" — " 1;-:- СИ, (Е, - Ц!1. lт >. - e> (Р>т 1()Щ,.(; (3а

>1< i )31> (Е I(1 т О>< =1 В<. .(И(,.-ill< 3ЫИ 1 ПЯ-(О-.; т

: Р-.>HЗИСТ->l)Ð !)Г(<>:,.(ОМ ВКЛЮ (ЕН <И И г<т>т Ьт .Q>-;К311.:, -, .;- <>}1< гт > (".:т -. л

) < II;) ИЧЕ М 3 Э (3 !!Ы" j >3(1! i >Иl ТО,3 ВЬН1(гл, т>и;fp < г ).::, .)>1>ьт < <-<зк >т-,Q ? )fнжс> (-и .:,:..,1pОт «жс 1-..!ы)»„с !3.:-итог>с>, с.>—. вЂ,екторы — к выходи

3 РЕТ)тяй И <(g»! !3<= P I Ãé с;тветствующиь в::01

;, И.Г(ИТ Егг(Я, Ь (-.I)((>, i ( ьел О д " f и с т О ч 1 и к а, Л:,.! .: С я С . I И. (ЕНИЯ ТЕМПЕР I,.:;> И

1!ЯИРЬ()КЕЧИ)т (i!!% .":;: (. Т . ) = 1! И 1(Т Е P! i

1ЕР тK

<НОГО

О, С (Ет(ЬК т ЛЕНЬт С -, -3<(йД>а З, !3 <. зази !(1 ((3: . ".:к 1, ности компецсадии Теплово О, р< й()а

<т Š— в зав!лси (ос,II с.т, peG„.!.3)LIõ,)a ".—

dT личных границ T,, ., Т . -емп -.,3!1.;:,— ного диапазона что реалия.г" Г«. :>О ветствующим выборо > О,пт т;-...:,Ьт, г< метрзв М, DÄ, Л,, Я, /P, Формула

НСТОт(НИК 3 (B.IC:, HC G - I;IB;) "ИИ вЂ”;.

СОДЕРжаЩИй ОПОРНЫЙ тРаи И )ТОг !< .;И

НОМ ВКЛЮЧЕНИИ, ПЕ .,ВЬ и --: -"<>О(;<( торы, первый тpa зи-. О(.:.., зц ными коллекто()О, ..; Оз Ой чк >

ПОСЛЕДОВатЕП)И С:: т ;-,, ; I3. Х., И:.:-i, ЩИМ ВЫВОДаМИ, Т.-п (DI:;ат<И; ..-; аг:

ТИННОГО ДВУХПЛЕ: .Е :. О МО (R Пг) ного между вь!ходí!i;-(" бгз

МИ, ПЕРВОЕ ПЛЕ 3О:(C I -. -Î -- -. ><.Т; второго усилите .: .Iî" о -:: з.: "-;,и, третьего нагр .зо-.:.О. с 3< =. и.-.. p:( второе плечо — и=-, .: е;-:. О,.-(: п(: т;с.-:

НОГО траНЗИСтср» -i Стат,,"ОГ<: ??>.. 7

ЗОЧНОГО РЕЗИСТO;>И гиf..:3:..;, транзисторов го,,: зиень. ч т><тк)> 1 .1; т .1(и ., и ",, — .! т> :ii, 7 > K> !—

3 !!(.j3aI,<тл и D (;:>ь >е зи-. т«pa °

-: .,.Г> 1 (ЕТ ПЕР: Ь(1 - ".»(1т(ЗИС ГОРЬ! -,: i !(ID 7f(Åâ в вид«7" руь: ур < »:-;::в<>й

1. <>:1З 3 -(С Т (I(, « ТГ>с(И 7 И С Г(I> а C:)P.

I С ЯГi)(t3 Г()<ьf ** > 3Ы.=, <3D ; -, И =;гГ f" (Е т) Огз

7 с> 1 I)>!j ЗР . I t3Dа, !(сеp < „,;.(,,О,—

I 1 т (>1.> ° >(5 > О 1 pñ 1.4>Л а г!

1> 1 < "7) i () 1!. .1 I <>p<1 тте (:)Ь И:(Оп

O j3 1 3 и . т О !) г(1 : О>3,3 Й

;> ТЭЕТИй К<3; .ЬС): IC 3!;! -- С CO<>-. Г ЕТС ГВ ".;)ОтЗ > Э>1(ЛТ Г: p!! I! : 1 I (1< Е(1 <31 ?? "??. !!> И()ТC C C () ЕД !!т. l;-.1 ".:>:. < I< 1 )ОО паз.;и:.О.(:.! 3 т; а.,зи< ". О;:;1; с — " >й

:с<и(в< 13> ã". гт)ии и;;)pi.

;:.(ИО: i!! - (<т-, I < я -О; :..: - 1;,кт -if IN . 7 С. Ii(1 " :.;;,;;:i:,f f,. 1 . r .::! (О) 328810

Составитель В. Есин

Техред М.Ходанич

Редактор О. Головач

Корректор Л.Патай

Заказ 3488/50 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно †полиграфическ предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4