Прецизионный источник опорного напряжения
Большим аналоговым системам со множеством потребителей опорного напряжения часто может требоваться больший ток, чем может обеспечить одна микросхема опорного источника. Однако если микросхема источника опорного напряжения (ИОН) имеет выход для управления транзистором и вход измерения напряжения, можно легко добавить буфер в контур обратной связи схемы, не влияя на точность эталонного напряжения. Например, схема на Рисунке 1 обеспечивает ту же начальную точность 0.04% и тот же температурный коэффициент 7 ppm/°C, что и микросхема MAX6033 (IC1), работающая автономно. Буферная схема может отдавать ток до 80 мА.
| |
Рисунок 1. | Добавление двухтранзисторного выходного буфера к микросхеме источника |
При конструировании буферного каскада для усилительно-измерительного контура нужно исходить из того, что буфер должен иметь единичное усиление и не инвертировать фазу. Кроме того, напряжение источника питания схемы должно с запасом превышать сумму опорного напряжения и напряжения, падающего на буферном каскаде. Простейшая буферная схема состоит из n-p-n транзистора, включенного эмиттерным повторителем, что требует управляющего напряжения, превышающего выходное напряжение ИОН на величину напряжения база-эмиттер транзистора. Использование каскада с общим эмиттером на p-n-p транзисторе решает проблему запаса по напряжению питания, но инвертирует выходное напряжение и препятствует нормальной работе усилительно-измерительного контура. Добавление второго каскада на p-n-p транзисторе устраняет инверсию фазы, но нарушает устойчивость контура обратной связи, внося в него избыточное усиление.
Модифицированная схема Дарлингтона на комплементарных транзисторах, называемая схемой Шиклаи [1], решает обе проблемы, обеспечивая единичное усиление эмиттерного повторителя и отсутствие инверсии. Выходной каскад на p-n-p транзисторе имеет достаточный запас по питанию, а каскад на n-p-n – нет. Этот недостаток можно легко исправить, добавив диод D1, чтобы сместить напряжение эмиттера n-p-n транзистора вниз на величину падения напряжения на диоде. Таким образом, в первом приближении падение напряжения на диоде и напряжение база-эмиттер транзистора компенсируют друг друга, оставляя достаточный запас по напряжению. Транзистор Q2 типа 2N2907 имеет ограниченное усиление по току, что, в свою очередь, ограничивает максимальный выходной ток значением 80 мА. Замена транзистором с более высоким коэффициентом передачи тока может увеличить выходной ток до любого разумного уровня.
Для устойчивости микросхемы MAX6033 к ее выводам IN и OUTF требуется подключить керамические конденсаторы емкостью 0.1 мкФ. Время отклика схемы определяется конденсатором С2, а буферная схема не оказывает существенного влияния на переходную характеристику. Большинство микросхем источников опорного напряжения не могут отрабатывать быстрые скачки тока нагрузки; таким образом, переходная характеристика схемы и ее способность реагировать на быстрые скачки тока зависят от емкости выходного конденсатора CLOAD. Значения CLOAD до 10 мкФ на устойчивость схемы не влияют.
Источник: rlocman.ru