регистрация /  вход

Генераторы стабильного тока и напряжения (стр. 1 из 3)

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра систем телекоммуникаций

РЕФЕРАТ

На тему:

«Генераторы стабильного тока и напряжения»

МИНСК, 2008


Генераторы стабильного тока

Для смещения и стабилизации режимов ИС широко используют генераторы стабильного тока (ГСТ): для стабилизации режимов и в качестве активной нагрузки усилительных каскадов; в качестве ИП эмиттеров Т дифференциальных усилителей; в интеграторах, генераторах пилообразного напряжения и т.д. Под ГСТ понимают двухполюсник, ток через который практически не зависит от приложенного напряжения. Если на такой двухполюсник подать сумму постоянного

и переменного
напряжений, то его сопротивление
для переменной составляющей будет высоким. Сопротивление
для постоянной составляющей обычно требуется небольшое. Важнейшими параметрами ГСТ являются выходное сопротивление
(в идеале
), выходной постоянный ток
и рабочий диапазон – диапазон выходного напряжения, в котором ГСТ сохраняет свои свойства.

Простейший ГСТ (рис. 1, а) обеспечивает ток

, где
,
– напряжение база – эмиттер и коэффициент передачи тока Т. Для определения параметра
напомним, что выходное сопротивление каскада с ОЭ (без учета нагрузки) составляет

, (1)

а б в г
д е ж Рис. 1. Схемы генераторов стабильного тока

где

– эквивалентное (с учетом делителя смещения) сопротивление генератора;
– суммарное (с учетом дифференциального сопротивления
) сопротивление в цепи эмиттера.

Применительно к рассматриваемому ГСТ выражение (1) трансформируется в

. При малых токах величина
составляет десятки и сотни килоом. Рабочий диапазон соответствует изменению напряжения
на коллекторе в пределах от
до
. Основными недостатками этого ГСТ являются: относительно невысокое выходное сопротивление; низкая температурная и режимная (при изменении напряжения
ИП) стабильность выходного тока.

Для повышения стабильности с помощью дополнительных сопротивлений

и
вводится эмиттерная стабилизация ГСТ (см. рис.1, а), при которой ток
. Она, как следует из соотношения (1), увеличивает сопротивление
ГСТ, но уменьшает его рабочий диапазон на падение напряжения
. Дальнейшее повышение температурной стабильности достигают включением Д последовательно с сопротивлением
. Если характеристики Д согласованы с аналогичными Т, то это нейтрализует изменение тока
под влиянием температурного приращения
. Согласование характеристик обеспечивают диодным включением Т. Требуемое напряжение на базу Т ГСТ можно подавать также с помощью стабилитрона (вместо сопротивления
) или нескольких диодов. Иногда ГСТ, в которых ток вытекает из нагрузки, называют “поглотителями” тока, а со втекающим током – источниками(см. рис.1, а, б).

Реализация ГСТ на ПТ может быть проще: без отдельного источника смещения, т.е. по схеме двухполюсного включения. Такие ГСТ выполняют на ПТ с управляющим переходом и ПТ с изолированным затвором и встроенным каналом (рис. 1, в, г). Их выходное сопротивление равно

, где
,
– внутреннее сопротивление и крутизна ПТ.

Существенный недостаток рассматриваемых ГСТ – относительно небольшое выходное сопротивление. Для его увеличения применяют двухтранзисторные ГСТ (рис. 1, д – ж). В генераторе на БПТ сопротивление

и составляет сотни (тысячи) килоом, в ГСТ на ПТ оно определяется соотношением
(
(
),
(
) – внутреннее сопротивление и крутизна транзистора VT1 (VT2)) и достигает единиц (десятков) мегаом. Для повышения тока
затвор ПТ VT1 можно подключить не к корпусу, а к истоку ПТ VT2, что уменьшает напряжение смещения ПТ VT1 и увеличивает его ток. Но выходное сопротивление ГСТ оказывается при этом меньше.

Напряжение на базе (затворе) Т приведенных ГСТ фиксировано. Если предусмотреть возможность его изменения, то получим программируемый ГСТ. В случае изменения этого напряжения по закону сигнала ток

отслеживает его, что соответствует управляемому генератору тока.

От ГСТ со смещением на основе согласованной пары Т легко перейти к так называемому токовому зеркалу (ТЗ), широко применяемому в схемотех-нике аналоговых ИС. ТЗ (отражателем тока) называют функциональный узел, у которого токи двух сходящихся в одну точку ветвей равны, причем входной

управляет выходным
(рис. 2, а). В рассматриваемом случае общей точкой является заземление. В выходную ветвь включена нагрузка и подается питающее напряжение. Входное сопротивление ТЗ мало, выходное – велико (в пределе
). Поэтому ток
не зависит от напряжения в точке 2, а определяется током
. Коэффициент передачи
является основным параметром ТЗ. В общем случае ТЗ можно рассматривать как частный случай управляемого генератора тока. У него коэффициент
не обязательно равен 1.

а б Рис. 2. Функциональная схема (а) и применение (б) токового зеркала

Наиболее часто ТЗ применяются в качестве ГСТ и динамических нагрузок Т дифференциального каскада, обеспечивая переход от симметричного выхода к несимметричному высокоомному. Рассмотрим последнее применение (рис. 2, б).

В исходном состоянии транзисторы VT1 и VT2 имеют равные коллекторные токи

. Когда на дифференциальный вход поступает некоторое напряжение
, первый из них, например
, увеличивается до значения
, а второй (
) уменьшается до величины
. Ток
повторяется ТЗ, поэтому выходной ток каскада составляет
и равен сумме полезных составляющих обоих Т. Если же на базы транзисторов VT1 и VT2 поступит синфазное (относительно корпуса) приращение напряжения, то выходной ток будет равен нулю и
(
– коэффициент ослабления синфазного напряжения (синфазной помехи), показывающий, во сколько раз коэффициент передачи синфазного входного напряжения меньше, чем дифференциального). На практике
, поэтому синфазная помеха подавляется не полностью.

Узнать стоимость написания работы
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!