благодаря обратной связи по разности напряжений коллекторов работать при отношении токов коллекторов, равном 10 : 1. Разность напряжений Убэ, равная {kT/q)\nlO, делает ток эмиттера пропорциональным температуре (разность напряжений приложена к резистору Ri)- Но так как коллекторный ток Ti всегда в 10 раз больше этой величины, то он также пропорционален Т. Поэтому суммарный эмиттерный ток пропорционален Т и создает на резисторе R2 падение напряжения, имеющее положительный температурный коэффициент. Это падение напряжения может быть использовано в качестве выходного сигнала температурного датчика (мы об этом дальше упомянем). В данной схеме напряжение, снимаемое с резистора R, складывается с напряжением {/бэ транзистора Ту для получения стабильного опорного напряжения с нулевым температурным коэффициентом на базах транзисторов и Гг. Опорные источники запрещенной зоны существуют в самых разных вариантах, но для них всех характерно сложение напряжения и^э с напряжением, созданным парой транзисторов, работающих с некоторым заданным отношением плотностей токов.

ИМС опорных источников с напряжением запреш,енной

зоны. Примером стабилитрона с напряжением запрещенной зоны является схема LM113, имеющая выходное напряжение 1,22 В. Один из лучших источников, выпускаемых в настоящее время (1980 г.),- это REF-02; его лучший вариант имеет температурный коэффициент 3-10 V°C (тип.), 8,5-10~V°C (макс). Внутри этой схемы напряжение стабилитрона используется для выработки выходного напряжения +5,0 В. Источник REF-02 можно подстраивать для получения точного напряжения +5,0 В. Другой источник, AD580, имеет ряд внешних выводов на напряжения 2,5, 5,0 и 10 В. Эти источники опорного напряжения - трехвыводные , и для их работы нужен внешний источник постоянного тока. Некото-УцпрЛ5В4254 1 рые характеристики этих и еще ЗмкА * * А'-4510

нескольких ИМС - источников gJ

опорного напряжения - приведены 1%

в табл. 5.6.

Одним из интересных источников опорного напряжения является ~ ИМС TL431C. Это недорогой источ- Рис. 5.25. ник опорного напряжения на программируемом стабилитроне ; его схема включения показана на Рис. 5.25. Стабилитрон включается, когда управляющее напряжение Достигает 2,75 В ( стабилитрон сделан по схеме И^э); этот прибор По управляющему входу потребляет ток лишь в несколько микроам-Уп? поимеет температурный коэффициент выходного напряжения около

V°C. При указанных на схеме значениях параметров на выходе

ИМС источников опорного напряжения

Двухвыводиой (стабилитронный)

) От 0 до 1 мА. Максимальный ток стабилитрона. ) Съемный иагреватель/термостат- *) Мнкромощиые: ннжннП предел рабочего то ка ГО мкА.

Ч Имеется в виду диапазон температур, предусматриваемый требованиями армии США.- Прим. ред.

получается стабилизированное напряжение 10 В. Эти приборы выпускаются в двухрядных корпусах мини-DIP и могут работать при токах до 100 мА.

Опорные источники напряжения можно строить и многими дру. гими интересными способами Например, в разд. 6.17 рассматрива-ется построенный на ПТ слаботочный источник опорного напряжения, использующий напряжение отсечки.

Температурные датчика, использующие [/вэ- Предсказуемость изменения Ц^э с температурой можно использовать при создании ИМС для измерения температуры. Например, REF-02 помимо своей основной функции генерирует выходное напряжение, линейно изменяющееся с температурой (см. выше). С помощью простых внешних схем можно получить выходное напряжение, сигнализирующее о температуре ИМС с точностью 1 % во всем боевом диапазоне (от -55 до +125°С) Схема AD590, используемая как чисто температурный датчик, дает ток с точностью 1 мкА/К. Это двухвыводное устройство - к нему надо просто приложить напряжение (4-30 В), и можно измерять ток.

Температурно-стабилизированные источника опорного напряжения. Другой подход к получению превосходной температурной стабильности источников опорного напряжения или других схем заключается в обеспечении работы источников опорного напряжения и, возможно, связанных с ними схем при постоянной повышенной температуре. В гл. 14 будут показаны простые приемы осуществления этой идеи (один очевидный способ состоит в организации управления нагревателем с помощью температурного датчика (/бэ). Таким образом можно добиться сильного уменьшения .зависимости рабочих характеристик схемы от температуры, так как ее компоненты будут изолированы от колебаний внешней температуры. Для прецизионной схемотехники представляет интерес метод помещения хорошо температурно-компенсированного опорного источника в условия постоянной температуры, что значительно улучшает его характеристики.

Подобная техника температурно-стабилизированных или термостатированных схем применяется уже много лет, в частности для создания сверхстабильных генераторов. Существуют не слишком дорогие источники питания и опорные источники напряжения, в которых используются термостатированные опорные схемы. Этот метод дает хорошие результаты, но имеет свои недостатки: громоздкость и сравнительно большую потребляемую нагревателем мощность, а также медленный разогрев и выход на режим (обычно 10 нли более минут). Эти проблемы можно снять, если стабилизировать температуру на уровне кристалла ИМС (чипа) включением нагревательной схемы вместе с датчиком в состав самой интегральной схемы. Этот

7805

3 . (стэбилизир.) ~I7G-1A 0,1 мкФ

последних двух цифрах номе- опп+7до35В ра (в.место нулей) и может иметь одно из следующих зна- ~ ~

чений: 05,06,08, 10, 12, 15,18,

24. На рис. 5.26 показано, как легко сделать стабилизатор, например на 5 В с применением одной из этих схем. Конденсатор, поставленный параллельно выходу, улучшает переходные процессы и удерживает полное выходное сопротивление на низком уровне при высоких частотах (если стабилизатор расположен на значительном расстоянии от конденсатора фильтра, следует применить дополнительный входной Конденсатор емкостью по крайней мере 0,33 мкФ). Серия 7800 выпускается в пластмассовых и металлических корпусах, в таких же, как и мощные транзисторы. Маломощные варианты, серия 78L00, выпускаются в пластмассовых и металлических корпусах, таких же, как и маломощные транзисторы (табл. 5.7). Серия 7900 стабилизаторов отрицательных напряжений работает точно так же, но, конечно, с отрицательным входным напряжением. Другие примеры та-

ПОДХОД был впервые опробован в I960 г. фирмой Fairchild, выпустившей температурно-стабилизированную дифференциальную пару \iA726 и предусилитель постоянного тока ц,А727. Позже появились термостатированные источники опорных напряжений, такие, как Harris НА1600-5 и National LM199. Эта последняя ИМС имеет температурный коэффициент 0,00002%/°С, или 2-10~/°С. Такие опорные источники установлены в стандартных металлических транзисторных корпусах ТО-46. Их нагреватели потребляют мощность 0,25 Вт, и они разогреваются до нужной температуры за 3 с. Пользуясь этими схемами, следует отдавать себе отчет в том, что последующие схемы на операционных усилителях, и даже прецизионные проволочные резисторы с их температурным коэффициентом 2,5-10~V°C, могут сильно испортить характеристики, если при проектировании не принять крайних мер предосторожности. В частности, приходится учитывать даже дрейф прецизионных ОУ с очень низким уровнем дрейфа, таких, как ОР-07, с типовым значением дрейфа входного каскада 0,2 мкВ/°С. Эти аспекты проектирования прецизионных схем рассматриваются в гл. 7, в разд. 7.01 и 7.06.

ТРЕХВЫВОДНЫЕ И ЧЕТЫРЕХВЫВОДНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ 5.15. Трехвыводные стабилизаторы

Для большинства не слишком ответственных применений лучше выбрать простой трехвыводпой стабилизатор напряжения. Он имеет всего три внешних вывода - вход, выход и земля - и настраивается изготовителем на нужное фиксированное напряжение. Типичные

представители стабилизаторов g[,3 -(-SOB

такого рода - серия 7800. Их билизир. напряжение указывается в вход

Стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением

Ц и =1 75U . ) Температура окр. среды 5WC. ) От 10 до 50% I*) Для \Ual5B. ) Для температуры переходов от О до ЮОС. ) На I ООО ч.У 1?ех допуск напряжения ±4% макс. Все имеют внутренние схемы тепловой защиты и ограничения тока. Большинство устройств рассчитано на значения ±5. 6. 8, 10. 12. 15, 18 и 24 В. Некоторые выпускаются со значениями -2, -3, -4. -5.2, -9, +2.6, +6,2, 9 и 17 В. ) Максимальное значение. ) Типичное значение.

Регулируемые стабилизаторы напряжения

Четырехвыводные

Малый корпус

Малый корпус

LuAZSOUlC JLIA79GU1C LAS15U LAS18U LAS16U LAS14AU LAS19U

Многовыводные мини-DIP

Оригинальный отрицательный стабилизатор

Классический

Улучшенный 723

Защита с обратным наклоном характеристики, улучшенный 723

Высоковольтный

Несколько фиксированных уровней напряжений, выбираемые с шагом (±0.1%)

Тип

Выходное напряжение, В

Стабилизация (тнп-),

Входное иа-пряженне, В

Выходное полное со-ротивление. Ом

Примечания

MC1469R

MCI463R MC1466L

ТО-66

ТО-66 DIP

-3.8 О

-32 1000

0,005 0,05

0,005 0,02

0,05 0,05

170 s)

90 70

0,2 0,4

) Для ДС/д^а15 В. ) At/gjjj для температуры перехода от О до I О СО

ЧОт 10до50%

) Типичное значение (Минимум или максимум (худший случай). ) й^р

0,05 0,01--V Прецизионный, может самовозбуждаться

0,02 0,03 --V Отрицательный

МС1469 Лабораторный источник, хорошее ограничение тока, плавающий с вспомогательным источником

) 1000 ч. ) Максимум (вх~вых'-