источник опорного напряжения

Формула изобретения

Источник опорного напряжения, содержащий источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, первый резистор, включенный между выходной клеммой и точкой соединения базы первого транзистора с первым выводом второго резистора, стабилитрон, подключенный катодом к эмиттеру первого транзистора, а анодом к общей шине, отличающийся тем, что в устройство введены третий резистор, включенный между вторым выводом второго резистора и общей шиной, второй и третий транзисторы, эмиттеры которых подключены к выходной клемме, а базы к точке соединения коллекторов первого и второго транзисторов, причем коллектор третьего транзистора включен в точку соединения второго и третьего резисторов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника опорного напряжения.

Известны источники опорного напряжения (ИОН), содержащие источник тока и стабилитрон, отличающиеся максимальной простотой [1]

Недостатком таких ИОН является невозможность изменения выходного напряжения в широких пределах, относительно высокое выходное сопротивление и, как следствие, низкий коэффициент стабилизации.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является ИОН, содержащий источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, транзистор, коллектор которого подключен к выходной клемме, первый резистор, включенный между коллектором и базой транзистора, второй резистор, включенный между базой транзистора и общей шиной, стабилитрон, подключенный катодом к эмиттеру транзистора, а анодом к общей шине [2]

Недостатком прототипа является высокое выходное сопротивление и низкий коэффициент стабилизации.

Для снижения выходного сопротивления и повышения коэффициента стабилизации в схему прототипа, содержащую источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, первый резистор, включенный между выходной клеммой и точкой соединения первого вывода второго резистора с базой первого транзистора, стабилитрон, подключенный катодом к эмиттеру первого транзистора, а анодом к общей шине, введены третий резистор, включенный между вторым выводом второго резистора и общей шиной, второй транзистор, подключенный эмиттером к выходной клемме, а объединенными базой и коллектором к коллектору первого транзистора, третий транзистор, подключенный эмиттером к выходной клемме, а базой к точке соединения коллектора первого транзистора с коллектором и базой второго транзистора, причем коллектор третьего транзистора включен в точку соединения второго и третьего резисторов.

Схема прототипа приведена на фиг.1, а предлагаемого ИОН на фиг.2.

Предлагаемый ИОН (фиг.2) содержит источник тока 1, включенный между шиной питания и выходной клеммой, первый резистор 2, включенный между выходной клеммой и точкой соединения базы первого транзистора 3 с первым выводом второго резистора 4, второй транзистор 5, подключенный эмиттером к выходной клемме, а объединенными базой и коллектором к коллектору первого транзистора 3, стабилитрон 6, подключенный катодом к эмиттеру первого транзистора 3, а анодом к общей шине, третий резистор 7, включенный между точкой соединения второго вывода резистора 4 с коллектором третьего транзистора 8 и общей шиной, эмиттер транзистора 8 подключен к выходной клемме, а база транзистора 8 к базе транзистора 5.

Прежде чем рассмотреть работу предлагаемого устройства, рассмотрим работу схемы прототипа (фиг.1), так как это необходимо для сопоставительного анализа.

При условии, что коэффициент усиления тока базы транзистора VT1 (фиг. 1) много больше единицы, выходное напряжение схемы прототипа может быть представлено известным выражением [2]



где U_ст напряжение стабилизации стабилитрона VD1; U_бэ - напряжение база-эмиттер транзистора VT1; R₁, R₂ сопротивление резисторов R1 и R2 соответственно. Выходное сопротивление r_пр можно найти, продифференцировав выходное напряжение по току источника тока



где I_э ток эмиттера транзистора VT1; I_пр ток источника тока G1. Тогда



где r_эпр и r_стпр дифференциальные сопротивления эмиттера транзистора VT1 и стабилитрона VD1 соответственно.

Рассмотрим работу устройства (фиг. 2). С помощью транзисторов 5 и 8, выполняющих роль "токового зеркала", в ИОН введена положительная обратная связь. При близких параметрах транзисторов 5 и 8, что возможно при их интегральном исполнении, ток I₈ коллектора транзистора 8 можно считать равным току коллектора транзистора 3 и при > 1 току I₃ эмиттера транзистора 3. Выходное напряжение U_вых можно определить как



где4 U_ст напряжение стабилизации стабилитрона 6; U_бэ - напряжение база-эмиттер транзистора 3; R_i сопротивление i-го резистора. Выходное сопротивление r_вых можно представить в виде



где r_э и r_ст дифференциальные сопротивления эмиттера транзистора 3 и стабилитрона 6 соответственно.

Из анализа выражения (5) следует, что для получения выходного сопротивления, равного нулю, необходимо выполнение равенства



При этом коэффициент стабилизации K, равный



где r_ит внутреннее дифференциальное сопротивление источника тока; E_n напряжение шины питания, обращается в бесконечность. В случае приближенного выполнения равенства (6) выходное сопротивление заявляемого ИОН оказывается в десятки и сотни раз ниже, чем в схеме прототипа, а коэффициент стабилизации выше.