×
20.02.2015
216.013.28da

ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЕМОГО УДВОЕННОЙ ШИРИНОЙ ЗАПРЕЩЁННОЙ ЗОНЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения, значение которого близко к удвоенной ширине запрещенной зоны используемого полупроводника. Устройство содержит пять транзисторов, три резистора и источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, первый резистор подключен первым выводом к общей шине, второй и третий резисторы подключены первыми выводами к выходной клемме, базы первого и второго транзисторов соединяются с коллекторами первого и пятого и базами четвертого и пятого транзисторов, второй вывод первого резистора подключен к эмиттеру второго транзистора, эмиттеры первого и третьего транзисторов подключены к общей шине, коллектор третьего транзистора подключен к выходной клемме, база третьего транзистора соединяется с коллекторами второго и четвертого транзисторов, эмиттер четвертого транзистора подключен ко второму выводу второго резистора, эмиттер пятого транзистора подключен ко второму выводу первого резистора. 3 ил.
Основные результаты: Стабилизатор напряжения, содержащий источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, первый резистор, подключенный первым выводом к общей шине, второй и третий резисторы, подключенные первыми выводами к выходной клемме, первый транзистор, эмиттер которого подключен к общей шине, второй транзистор, эмиттер которого подключен ко второму выводу первого резистора, третий транзистор, коллектор которого подключен к выходной клемме, а эмиттер - к общей шине, четвертый и пятый транзисторы, базы которых соединены, коллектор пятого транзистора соединен с коллектором первого и базами первого и второго транзисторов, эмиттер четвертого транзистора подключен ко второму выводу второго резистора, эмиттер пятого транзистора подключен ко второму выводу третьего резистора, коллекторы четвертого и второго транзисторов подключены к базе третьего транзистора, отличающийся тем, что база четвертого транзистора соединяется с коллектором первого транзистора.
Реферат Свернуть Развернуть

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения (ИОН).

Известны температурно-стабильные источники опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны полупроводника, к недостатком которых относится излишняя сложность, вызванная использованием большого количества элементов [U.S. Patent 4380706. Voltage reference circuit / Robert S. Wrathall. - Dec. 24, 1980], и необходимость дополнительного подключения к источнику питающего напряжения, а не только к источнику тока [Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - С.240, рис.33.27], что существенно затрудняет их использование в качестве опорного диода.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является ИОН, приведенный на фиг.1 [Патент RU 2488874 C1, МПК G05F 1/56; H03F 1/30 (2006.01). - Опубл. 27.07.2013, Бюл. №21]. Недостатком прототипа является относительно высокий температурный дрейф выходного напряжения (около 10 мВ на 100°C).

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении заявляемого технического результата - снижении температурного коэффициента выходного напряжения ИОН.

Для достижения заявляемого технического результата в схему прототипа, содержащую источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, первый резистор, подключенный первым выводом к общей шине, второй и третий резисторы, подключенные первыми выводами к выходной клемме, первый транзистор, эмиттер которого подключен к общей шине, второй транзистор, эмиттер которого подключен ко второму выводу первого резистора, третий транзистор, коллектор которого подключен к выходной клемме, а эмиттер - к общей шине, четвертый и пятый транзисторы, базы которых соединены, коллектор пятого транзистора соединен с коллектором первого и базами первого и второго транзисторов, эмиттер четвертого транзистора подключен ко второму выводу второго резистора, эмиттер пятого транзистора подключен ко второму выводу третьего резистора, коллекторы четвертого и второго транзисторов подключены к базе третьего транзистора, введено соединение базы четвертого транзистора с коллектором первого транзистора.

Схема прототипа приведена на фиг.1. Схема заявляемого устройства представлена на фиг.2. На фиг.3 приведены результаты моделирования.

Заявляемый ИОН (фиг.2) содержит пять транзисторов (с первого по пятый), обозначенных, соответственно, цифрами 1-5, и три резистора (с первого по третий), обозначенные, соответственно, цифрами 6, 7 и 8, и источник тока 9, включенный между шиной питания и выходной клеммой, резисторы 6 и 7 подключены первыми выводами к выходной клемме, базы транзисторов 1, 2, 4 и 5 соединяются с коллекторами транзисторов 1 и 5, резистор 8 включен между общей шиной и эмиттером транзистора 2, эмиттеры транзисторов 1 и 3 подключены к общей шине, коллектор транзистора 3 подключен к выходной клемме, база транзистора 3 соединяется с коллекторами транзисторов 2 и 4, эмиттер транзистора 4 подключен ко второму выводу резистора 7, эмиттер транзистора 5 подключен ко второму выводу резистора 6.

Прежде чем рассмотреть работу заявляемого устройства, рассмотрим работу схемы прототипа (фиг.1), так как это необходимо для сопоставительного анализа. При этом допустим, что токи баз транзисторов пренебрежимо малы, а ток нагрузки отсутствует. Выходное напряжение Uвых прототипа определяется суммой напряжений база-эмиттер Uбэ3 и Uбэ4 транзисторов VT3 и VT4, а также падением напряжения UR2 на резисторе R2, что может быть описано следующим выражением:

где φт≈26 мВ - температурный потенциал; I2 и I3 - токи эмиттеров транзисторов VT2 и VT3 соответственно; Is - ток насыщения обратносмещенного p-n перехода, пропорциональный его площади; R2 - сопротивление резистора R2.

Для нахождения тока I2 следует учесть напряжения база-эмиттер Uбэ1 и Uбэ2, соответственно, транзисторов VT1 и VT2 и падение напряжения UR1 на резисторе R1, записав выражение:

или

где R1 - сопротивление резистора R1; I1 - ток эмиттера транзистора VT1; N - отношение площадей эмиттеров транзисторов VT2 и VT1.

Приближенное соотношение (2) справедливо при равенстве токов I1 и I2. Отсюда можно определить ток

Дифференцируя выражение (3), можно определить зависимость приращения тока I2 от температуры T:

где φт=kT/q; k - постоянная Больцмана; T - абсолютная температура; q - заряд электрона.

Дифференцируя выражение (1), получим

Для нахождения приращений dUбэ следует учесть зависимость

где C - постоянный коэффициент, определяемый технологией производства интегрального транзистора; Е - энергетическая ширина запрещенной зоны при абсолютном нуле, полученная линейной экстраполяцией от комнатной температуры к абсолютному нулю, равная для кремния 1,205 В.

Можно показать, что выражение (5), с учетом (1), (3), (6), приводится к виду

Первое и второе слагаемое в выражении (7) обусловлены, соответственно, изменением напряжений Uбэ3 и Uбэ4.

Так как сумма токов I1, I2 и I3 постоянна, то приращение dl3=-dI1-dI2, а при равных токах I1, I2, I3 и приближенном равенстве приращений dI1 и dI2, с учетом (4), получаем

Выражение (7), с учетом (8), можно привести к следующему виду:

Приравнивая (9) к нулю, получаем условие настройки, при котором нестабильность выходного напряжения по температуре близка к нулю:

Работа заявляемого устройства аналогична работе прототипа. Однако выходное напряжение определяется суммой напряжений база-эмиттер транзисторов 1 и 4, что описывается следующим выражением:

где R7 - сопротивление резистора 7; I1 и I2 - токи эмиттеров транзисторов 1 и 4 соответственно.

Токи I1 и I2 равны току эмиттера транзистора 2 и определяются выражением:

где R8 - сопротивление резистора 8; N - отношение площадей эмиттеров транзисторов 2 и 1.

Дифференцируя выражение (10), можно вывести равенства:

Дифференцируя выражение (11), с учетом (6), (12) и (13), получим:

Откуда следует условие настройки:

Сравнивая выражения (10) и (15), можно сделать вывод о близости температурно-стабильного выходного напряжения к удвоенной ширине запрещенной зоны для обеих схем. А поскольку напряжение база-эмиттер транзистора 3 практически не влияет на выходное напряжение, схема заявляемого устройства обеспечивает более высокую стабильность выходного напряжения, чем схема прототипа.

Представленные на фиг.3 результаты моделирования отображают зависимость выходного напряжения прототипа (out1) и заявляемого устройства (out2) от температуры. При этом для удобства сравнения напряжение out2 увеличено на 64 мВ (нижняя диаграмма). На верхней диаграмме представлены соответствующие относительные нестабильности выходного напряжения.

Таким образом, и проведенный анализ, и данные схемотехнического моделирования подтверждают, что для заявляемого устройства достигается заявляемый технический результат - получается температурно-стабильное выходное напряжение при значениях, близких к удвоенной ширине запрещенной зоны.

Стабилизатор напряжения, содержащий источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, первый резистор, подключенный первым выводом к общей шине, второй и третий резисторы, подключенные первыми выводами к выходной клемме, первый транзистор, эмиттер которого подключен к общей шине, второй транзистор, эмиттер которого подключен ко второму выводу первого резистора, третий транзистор, коллектор которого подключен к выходной клемме, а эмиттер - к общей шине, четвертый и пятый транзисторы, базы которых соединены, коллектор пятого транзистора соединен с коллектором первого и базами первого и второго транзисторов, эмиттер четвертого транзистора подключен ко второму выводу второго резистора, эмиттер пятого транзистора подключен ко второму выводу третьего резистора, коллекторы четвертого и второго транзисторов подключены к базе третьего транзистора, отличающийся тем, что база четвертого транзистора соединяется с коллектором первого транзистора.
ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЕМОГО УДВОЕННОЙ ШИРИНОЙ ЗАПРЕЩЁННОЙ ЗОНЫ
ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЕМОГО УДВОЕННОЙ ШИРИНОЙ ЗАПРЕЩЁННОЙ ЗОНЫ
ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЕМОГО УДВОЕННОЙ ШИРИНОЙ ЗАПРЕЩЁННОЙ ЗОНЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 41-50 из 115.
10.07.2015
№216.013.5e1d

Автобалансирующее устройство стиральных машин барабанного типа

Изобретение относится к устройствам снижения уровня вибрации стиральных машин барабанного типа. Конструкция АБУ представляет собой устройство, совмещенное со стиральным барабаном, установленным коаксиально внутри бака с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и состоящим из внутренней и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555634
Дата охранного документа: 10.07.2015
27.07.2015
№216.013.681c

Мельница

Мельница относится к дробильно-обогатительному оборудованию и предназначена для производства материалов в строительной, горной, химической и металлургической отраслях, дорожном строительстве и при переработке отходов. Мельница содержит барабан (24) с опорным валом (16), чашу ротора (21) с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558205
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.6865

Оптический пылемер

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в промышленности для определения общей концентрации для управления вентиляционным оборудованием предприятия по пылевому фактору. Оптический пылемер содержит измерительный и опорный каналы с двумя защитными окнами, при этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558278
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.6866

Способ голографического анализа взвешенных частиц

Изобретение относится области, связанной с анализом взвешенных частиц. При реализации заявленного способа происходит освещение потока частиц пучком когерентного излучения, который разделяется на два пучка опорный и объектный и регистрации голограммы изображений частиц, по которым и судят о...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558279
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.6868

Способ определения спектра размеров взвешенных наночастиц

Изобретение относится к области техники автоматизации измерений, при анализе взвешенных наночастиц. Способ определения спектра размеров взвешенных наночастиц состоит в пропускании газа (смеси газов), содержащего анализируемые частицы, через диффузионные батареи сетчатого типа и введении их в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558281
Дата охранного документа: 27.07.2015
10.08.2015
№216.013.6ad4

Трансформируемый жилет

Изобретение относится к трансформируемой одежде и, в частности, к одежде, изменяющейся в размерах и обеспечивающей удобство человека при совершении динамических движений. Трансформируемый жилет состоит из детали спинки, двух деталей переда, разъёмно соединяющихся посредством застежки на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558906
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6df3

Дешифратор 2 на 4

Изобретение относится к дешифраторам. Технический результат заключается в повышении быстродействия устройств преобразования информации с использованием заявляемого дешифратора. Первый логический вход устройства связан со входом третьего токового зеркала, второй логический вход устройства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559705
Дата охранного документа: 10.08.2015
27.10.2015
№216.013.8a17

Избирательный усилитель на основе планарной индуктивности с низкой добротностью

Изобретение относится к микросхемам СВЧ-фильтрации радиосигналов систем сотовой связи, спутникового телевидения, радиолокации. Технический результат заключается в повышении добротности резонансной амплитудно-частотной характеристики избирательного усилителя при использовании низкодобротных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566954
Дата охранного документа: 27.10.2015
27.10.2015
№216.013.8a1d

Избирательный усилитель с высоким асимптотическим затуханием в диапазоне дорезонансных частот

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в расширении допустимого диапазона частот квазирезонанса f, зависящего от численных значений сопротивления первого частотозадающего резистора. Избирательный усилитель с высоким асимптотическим затуханием в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566960
Дата охранного документа: 27.10.2015
27.10.2015
№216.013.8a20

Дифференциальный входной каскад быстродействующего операционного усилителя для кмоп-техпроцессов

Изобретение относится к схемам входных каскадов на КМОП-транзисторах. Технический результат: расширение диапазона активной работы дифференциального входного каскада. Исток первого входного транзистора соединен со стоком четвертого входного полевого транзистора через первый дополнительный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566963
Дата охранного документа: 27.10.2015
Показаны записи 41-50 из 106.
20.11.2015
№216.013.8f5d

Широкополосная цепь смещения статического уровня в транзисторных каскадах усиления и преобразования сигналов

Изобретение относится к области усилителей аналоговых ВЧ и СВЧ сигналов. Техническим результатом является расширение диапазона рабочих частот цепи смещения статического уровня. Широкополосная цепь смещения статического уровня в транзисторных каскадах усиления и преобразования сигналов содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568317
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.11.2015
№216.013.8f5e

Мультидифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля

Изобретение относится к прецизионным устройствам усиления сигналов различных сенсоров. Технический результат заключается в уменьшении абсолютного значения U, а также его температурных и радиационных изменений, обусловленных дрейфом β транзисторов. Мультидифференциальный операционный усилитель с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568318
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.11.2015
№216.013.8fa0

Прецизионный операционный усилитель на основе радиационно стойкого биполярно-полевого технологического процесса

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных сенсоров. Технический результат заключается в уменьшении напряжения смещения нуля для повышения прецизионности операционного усилителя. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568384
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.11.2015
№216.013.8fa1

K-значный логический элемент "максимум"

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики, связи и может использоваться в цифровых вычислительных структурах, системах автоматического управления, передачи и обработки цифровой информации. Техническим результатом является повышение быстродействия устройств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568385
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.11.2015
№216.013.901b

Бытовой холодильник с отделением для горячих продуктов hotbox

Бытовой холодильник с отделением для горячих продуктов содержит холодильный шкаф, холодильные отделения, систему охлаждения, систему управления температурой в отделениях. Одно из отделений выполнено с двумя сквозными отверстиями, которые снабжены управляемыми герметичными заслонками и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568507
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.11.2015
№216.013.912c

Каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот

Изобретение относится к области усилителей аналоговых сигналов. Техническим результатом является повышение значения верхней граничной частоты без ухудшения коэффициента усиления по напряжению в диапазоне средних частот. Каскодный усилитель содержит первый и второй входные транзисторы, первый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568780
Дата охранного документа: 20.11.2015
27.11.2015
№216.013.954d

Трансформируемая конструкция академической конфедератки

Техническое решение относится к швейной промышленности, в частности к технологии изготовления академического головного убора. Трансформируемая конструкция академической конфедератки содержит четырехугольную головку - из основного материала и жесткой прокладки, цветной шнур, заканчивающийся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569840
Дата охранного документа: 27.11.2015
27.11.2015
№216.013.9573

Способ определения начального положения груза манипулятора параллельной структуры на основе тензометрических данных

Изобретение относится к области кранов и предназначено для управления положением груза при погрузочно-разгрузочных работах. Для определения начального положения груза манипулятора на основе тензометрических данных измеряют положение груза в начальном положении. Снимают нагрузку с любых двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569878
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.12.2015
№216.013.9801

Бытовой холодильник с подвижным конденсатором

Изобретение относится к холодильной технике. Бытовой холодильник с подвижным конденсатором, состоящий из холодильного шкафа, герметичного агрегата, включающего соединительные трубопроводы, компрессор, испаритель и конденсатор в виде оребренного трубчатого змеевика, закрепленного вертикально на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570533
Дата охранного документа: 10.12.2015
20.12.2015
№216.013.9b40

Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Технический результат заключается в расширении диапазона рабочих частот каскодного усилителя без ухудшения коэффициента усиления по напряжению. Устройство содержит входной преобразователь «напряжение-ток», токовый выход которого соединен с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571369
Дата охранного документа: 20.12.2015
+ добавить свой РИД