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荒岛设计:不用软件工具能开展设计吗?

上网日期: 2009年01月05日 ?? 作者: Dave Ritter ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:电压基准? 带隙? Spice? 结点?

设计创建

如果电子电路基于比例而不是绝对值,那么总是具有更高的精度,因此ΔVb应以比例来衡量。最简单的方法是创建两个分支,一个分支采用一些并行的器件,另一个分支采用单个器件。然后安排一个反馈环路,使得两条分支中保持相同的电流。

图2就是实现这种方法的一种简易电路。

图2:简单的实验性带隙电路。
图2:简单的实验性带隙电路。

运放闭合环路,并保持集电极电压相同。单个NPN的发射极接地。4×NPN有一个串联的电阻(R3),1×和4×NPN之间的电压差异出现在R3两端,并产生一个正比于Vt的电流,而Vt又正比于绝对温度。

设计师把这个电流称为‘PTAT’电流。相同的电流在反馈电阻中流动,并形成一个正比于Vt的(更大)电压。运放的输出是Vbe1×加上(Vbe1× - Vbe4×)的若干倍数。调整电阻使输出达到1.25V,一切就OK了。图3给出了器件电压和荒岛基准输出与温度的关系。

图3:带隙电路的温度特性。
图3:带隙电路的温度特性。

回到现实世界

当然,我们一般不会在一个荒岛上做设计,但通过练习可以知道我们在实际操作中对目标究竟了解多少。实际设计所需的基准精度通常需要比上述小实验更高。我们还忽略了第二大问题,如器件中的体电阻以及与理想值的偏差,这种偏差会导致我们的基准随温度而变化。

设计良好的基准,如X600008A,能在实用的工作温度范围内(-40℃到85℃)使用‘曲率校正’电路将曲线平滑在1mV内。目前的一些基准(如Intersil公司的ISL21009)甚至会使用经过浮动栅技术校准的先进CMOS电路,并给出多种基准电平。

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