基准电压源原理及其设计思想

基准电压源原理及其设计思想

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/woliala/article/details/142642467

基准电压源是电子工程领域中的重要组件，其稳定性和精度直接影响到整个电路的性能。本文将详细介绍基准电压源的基本概念、核心指标以及两种主要的设计方法：分压式和基准电流变换式。通过深入理解这些原理，读者可以更好地掌握基准电压源的设计思想与实现方法。

学习目标

了解与掌握基准电压源的基本概念、核心指标、设计思想与实现。

学习内容

基准源最核心的指标是精度以及稳定度，反应输出电压稳定度的三个核心指标：电压调整率、电流调整率（输出电流很小且固定，不做为关键指标）、温度系数。电压调整率反映VCC供电波动对输出电压的影响、电流调整率反映负载变化对输出的影响、温度系数反映环境温度波动对输出的影响。

获取基准电压的两种方式

1. 分压式：以分压的方式获取所需电压基准

• 优势：由于电阻可同时生产，生产出来的参数大致相同，所以其温度系数低。

• 劣势：电源抑制特性差。

• 解决方案：通过有缘网络分离交直流阻抗，降低交流分压比来获得电源抑制比。

  
  输出电压VR=VCC*R2/(R1+R2)
  可利用有缘网络来代替R2，实现交直流阻抗分离。

2. 基准电流变换基准电压：利用恒定电流源，通过阻抗变换为电压，来获取基准电压

• 劣势：温度系数高，补偿复杂。
• 以恒流源取代上图中上分压电阻R1，则构成了恒流基准源，但是，在此设计中温度补偿是一个关键点。
• 利用PN结的正温度特性，以及两个PN结之间的负温度特性（两个晶体管的基极与发射极电压的差值与绝对温度成正比），来实现正负温度变化的相互抵消。
  VR=Vbe+a（Vbe1-Vbe2）>>VR=Vbe+aδVbe
  对上式求温度的导数可得dVbe/dT=（Vbe-Vg-3VT）/T
  可得VR=Vbe+aδVbe=Vg0+3VT≈Vg0
  Vg0为带隙电压，即，当输出为带隙电压时，具有零温度系数——带隙基准源。

基本带隙基准源电路

1. 根据虚短虚断，可得VR2=(R2/R3)*δVbe=aδVbe。
   Vout=Vbe1+δVbe，通过调节R1、R2阻值以及Q1、Q2发射极面积使VR=Vg0.
2. 有：δVbe=Vbe1-Vbe2，Io=δVbe/R2，VR=Vbe3+（R3/R2）δVbe

自偏置电流源

如图自偏置电流源，当宽长比均相同时Iout=IREF，但是电流源面临着启动的问题，以及电流无法确定。
为了确定唯一的电流值，对电路加一个约束：