×
10.04.2015
216.013.3903

ТЕМПЕРАТУРНО СТАБИЛЬНЫЙ РАДИАЦИОННО СТОЙКИЙ ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ПАРЫ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других элементов автоматики. Техническим результатом является возможность регулировать выходное напряжение в широких пределах - как ниже ширины запрещенной зоны кремния, так и выше этого напряжения. Для этого устройство содержит первый и второй полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом, истоки которых объединены, первый резистор, включенный между стоками первого и второго полевых транзисторов, второй резистор, включенный между стоком первого полевого транзистора и общей шиной, третий резистор, первым выводом подключенный к шине питания, первый биполярный транзистор, коллектором подключенный к шине питания, затвор первого полевого транзистора подключен к шине питания, четвертый и пятый резисторы и источник тока, причем второй вывод третьего резистора подключен к истокам полевых транзисторов, затвор первого полевого транзистора соединен с шиной питания, четвертый резистор включен между шиной питания и затвором второго полевого транзистора, пятый резистор включен между затвором второго полевого транзистора и эмиттером первого биполярного транзистора, база которого соединена с шиной питания, источник тока включен между эмиттером первого биполярного транзистора и общей шиной, а сток второго полевого транзистора является выходом устройства. 6 ил.
Основные результаты: Температурно стабильный радиационно стойкий источник опорного напряжения на основе дифференциальной пары полевых транзисторов, содержащий первый и второй полевые транзисторы с управляющим pn-переходом, истоки которых объединены, первый резистор, включенный между стоками первого и второго полевых транзисторов, второй резистор, включенный между стоком первого полевого транзистора и общей шиной, третий резистор, первым выводом подключенный к шине питания, первый биполярный транзистор, коллектором подключенный к шине питания, затвор первого полевого транзистора подключен к шине питания, отличающийся тем, что в устройство введены четвертый и пятый резисторы и источник тока, причем второй вывод третьего резистора подключен к истокам полевых транзисторов, затвор первого полевого транзистора соединен с шиной питания, четвертый резистор включен между шиной питания и затвором второго полевого транзистора, пятый резистор включен между затвором второго полевого транзистора и эмиттером первого биполярного транзистора, база которого соединена с шиной питания, источник тока включен между эмиттером первого биполярного транзистора и общей шиной, а сток второго полевого транзистора является выходом устройства.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в стабилизаторах напряжения, аналогово-цифровых преобразователях и других элементах автоматики и вычислительной техники.

Известен источник опорного напряжения (ИОН), обладающий относительно высокой температурной стабильностью и позволяющий получить выходное напряжение как выше, так и ниже ширины запрещенной зоны кремния, но достаточно сложный в схемотехнической реализации и не обладающий надлежащей радиационной стойкостью, так как содержит в своем составе транзисторы p-n-p-типа [US].

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является ИОН, приведенный в [Патент РФ №2517683. Барилов И.В., Старченко Е.И., Кузнецов П.С., Гавлицкий А.И. Низковольтный температурно стабильный радиационно стойкий источник опорного напряжения. - Апрель, 2014].

На фиг.1 приведена схема прототипа, содержащая первый и второй полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом, истоки которых объединены и подключены к эмиттеру первого биполярного транзистора, а их затворы соединены с общей шиной, первый резистор, включенный между стоками первого и второго полевых транзисторов, второй резистор, включенный между стоком первого полевого транзистора и общей шиной, третий резистор, включенный между базой первого биполярного транзистора и шиной питания, второй биполярный транзистор, база и коллектор которого объединены и подключены к стоку второго полевого транзистора, его эмиттер подключен к общей шине, а выходом устройства является сток первого полевого транзистора.

Недостатком прототипа является невозможность изменять выходное напряжение в широких пределах, поскольку для достижения температурной стабильности оно будет всегда меньше напряжения база-эмиттер транзистора.

Задачей предлагаемого изобретения является получение возможности регулировать выходное напряжение в широких пределах - как ниже ширины запрещенной зоны кремния, так и выше этого напряжения.

Для решения поставленной задачи в схему прототипа, содержащую первый и второй полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом, истоки которых объединены, первый резистор, включенный между стоками первого и второго полевых транзисторов, второй резистор, включенный между стоком первого полевого транзистора и общей шиной, третий резистор, первым выводом подключенный к шине питания, первый биполярный транзистор, коллектором подключенный к шине питания, затвор первого полевого транзистора подключен к шине питания, введены четвертый и пятый резисторы и источник тока, причем второй вывод третьего резистора подключен к истокам полевых транзисторов, база первого полевого транзистора соединена с шиной питания, четвертый резистор включен между шиной питания и затвором второго полевого транзистора, пятый резистор включен между затвором второго полевого транзистора и эмиттером первого биполярного транзистора, база которого подключена к шине питания, источник тока включен между эмиттером первого биполярного транзистора и общей шиной, а сток второго полевого транзистора является выходом устройства.

Заявляемый ИОН (фиг.2) содержит первый полевой транзистор 1 и второй полевой транзистор 2, между стоками которых включен первый резистор 3, второй резистор 4 включен между стоком первого полевого транзистора 1 и общей шиной, третий резистор 5, включенный между объединенными истоками первого полевого транзистора 1 и второго полевого транзистора 2 и общей шиной, четвертый резистор 6, включенный между шиной питания и затвором второго полевого транзистора 2, пятый резистор 7, включенный между затвором второго полевого транзистора 2 и эмиттером первого биполярного транзистора 8, база и коллектор которого подключены к шине питания и источник тока 9, включенный между эмиттером первого биполярного транзистора 8 и общей шиной, база первого биполярного транзистора подключена к шине питания, а сток первого полевого транзистора 1 подключен к выходу устройства.

Работу заявляемого ИОН можно пояснить следующим образом. На первом полевом транзисторе 1 и втором полевом транзисторе 2 выполнен дифференциальный каскад, к одному из входов которого (затвор второго полевого транзистора 2) через делитель напряжения на четвертом резисторе 6 и пятом резисторе 7 подключено напряжение перехода база-эмиттер первого биполярного транзистора 8. Известно, что напряжение база-эмиттер биполярного транзистора имеет отрицательный температурный дрейф, поэтому и ток стока второго полевого транзистора 2 будет уменьшаться с ростом температуры. Но поскольку полевые транзисторы представляют собой дифференциальный каскад, ток стока первого полевого транзистора 1 будет расти с ростом температуры, причем скорость его дрейфа будет пропорциональна скорости температурного дрейфа тока стока второго полевого транзистора 2. Таким образом, если просуммировать токи стоков полевых транзисторов 1 и 2, как показано на фиг.2, для выходного напряжения можно записать:

где I1, I2 - токи стоков соответствующих полевых транзисторов; R3, R4 - сопротивления соответствующих резисторов.

Условие температурной стабильности ИОН можно получить дифференцируя выражение (1) по температуре и приравнивая производную нулю:

откуда

Поскольку, как было сказано выше, дрейф тока стока полевого транзистора 2 I2 обусловлен дрейфом напряжения база эмиттер биполярного транзистора 8, он имеет отрицательный знак. Из-за дифференциальной связи токов I1 и I2 ток стока полевого транзистора 1 будет иметь противоположный знак. В то же время крутизна преобразования изменения тока I2 и тока I1 будут несколько отличаться, поэтому абсолютное значения температурных дрейфов указанных токов будет разным, что компенсируется выбором резисторов R3 и R4.

(Необходимо отметить, что начальные токи стоков полевых транзисторов необходимо выбирать в окрестности температурно стабильной точки [Достал И. Операционные усилители: Пер. с англ. М., 1982. С.60-66]).

Из выражений (1) и (3) вполне очевидно, что изменение выходного напряжения заявляемого ИОН возможно в широких пределах изменением абсолютных значений сопротивлений R3 и R4 при сохранении их отношения.

Для моделирования схемы заявляемого ИОН использовались компоненты аналогового базового матричного кристалла [Дворников О.В., Чеховской В.А. Аналоговый биполярно-полевой БМК с расширенными функциональными возможностями // ChipNevs - 1999. №2 - С.21-33].

Схема заявляемого ИОН в среде PSpice приведена на фиг.3.

Результаты моделирования заявляемого ИОН при изменении температуры приведены на фиг.2. Выходное напряжение заявляемого ИОН имеет две точки экстремума по температуре, что объясняется компенсацией составляющих температурного дрейфа не только первого, но и второго порядка, поскольку температурные дрейфы токов I1 и I2 обусловлены температурным дрейфом одного источника - напряжения база-эмиттер биполярного транзистора.

Абсолютное отклонение выходного напряжения заявляемого ИОН при выходном напряжении 1,569 В составляет 250 мкВ, а температурный дрейф в диапазоне температур не превышает ±6 ppm/K.

При изменении (уменьшении) абсолютных значений сопротивлений резисторов R3 и R4 вдвое, выходное напряжение заявляемого ИОН также уменьшается в два раза (фиг.5). Относительные изменения выходного напряжения в диапазоне температур остаются в пределах предыдущего результата моделирования.

Как показано в [Дворников О.В., Чеховской В.А. Аналоговый биполярно-полевой БМК с расширенными функциональными возможностями // ChipNevs - 1999. №2 - С.21-33], полевые транзисторы, входящие в БМК, практически нечувствительны при радиационном воздействии, в частности, до уровня воздействия потока нейтронов вплоть до F=1014 n/см2, а параметры транзисторов n-p-n-типа также слабо подвержены деградации при указанных уровнях воздействия потока нейтронов.

Результаты моделирования заявляемого ИОН при радиационном воздействии приведены на фиг.6. Кривая, помеченная символом (□) соответствует F=0, символом (◇) F=1012 n/см2, символом (∇) - F=1013 n/см2, символом (Δ) - F=1014 n/см2.

Максимальное отклонение выходного напряжения заявляемого ИОН при радиационном воздействии составляет 230 мкВ при полном сохранении функционирования и даже сохранении прецизионности.

Таким образом, задача предлагаемого изобретения решена, что подтверждается приводимыми результатами моделирования: заявляемый источник опорного напряжения позволяет получит выходное напряжение как ниже, так и выше напряжения база-эмиттер при сохранении радиационной стойкости и температурной стабильности.

Температурно стабильный радиационно стойкий источник опорного напряжения на основе дифференциальной пары полевых транзисторов, содержащий первый и второй полевые транзисторы с управляющим pn-переходом, истоки которых объединены, первый резистор, включенный между стоками первого и второго полевых транзисторов, второй резистор, включенный между стоком первого полевого транзистора и общей шиной, третий резистор, первым выводом подключенный к шине питания, первый биполярный транзистор, коллектором подключенный к шине питания, затвор первого полевого транзистора подключен к шине питания, отличающийся тем, что в устройство введены четвертый и пятый резисторы и источник тока, причем второй вывод третьего резистора подключен к истокам полевых транзисторов, затвор первого полевого транзистора соединен с шиной питания, четвертый резистор включен между шиной питания и затвором второго полевого транзистора, пятый резистор включен между затвором второго полевого транзистора и эмиттером первого биполярного транзистора, база которого соединена с шиной питания, источник тока включен между эмиттером первого биполярного транзистора и общей шиной, а сток второго полевого транзистора является выходом устройства.
ТЕМПЕРАТУРНО СТАБИЛЬНЫЙ РАДИАЦИОННО СТОЙКИЙ ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ПАРЫ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
ТЕМПЕРАТУРНО СТАБИЛЬНЫЙ РАДИАЦИОННО СТОЙКИЙ ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ПАРЫ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
ТЕМПЕРАТУРНО СТАБИЛЬНЫЙ РАДИАЦИОННО СТОЙКИЙ ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ПАРЫ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
ТЕМПЕРАТУРНО СТАБИЛЬНЫЙ РАДИАЦИОННО СТОЙКИЙ ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ПАРЫ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
ТЕМПЕРАТУРНО СТАБИЛЬНЫЙ РАДИАЦИОННО СТОЙКИЙ ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ПАРЫ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
ТЕМПЕРАТУРНО СТАБИЛЬНЫЙ РАДИАЦИОННО СТОЙКИЙ ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ПАРЫ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 141.
27.01.2013
№216.012.2102

Источник опорного напряжения

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, и других элементов автоматики. Технический результат - упрощение схемы при высокой температурной стабильности выходного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473951
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.02.2013
№216.012.282f

Источник опорного напряжения

Устройство относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение температурной стабильности выходного напряжения источника опорного напряжения. Для этого предложен источник опорного напряжения, содержащий первый транзистор, база которого подключена к базе второго...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475807
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.04.2013
№216.012.3b91

Источник опорного напряжения отрицательной полярности

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других элементов автоматики и вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении температурной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480810
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3bea

Источник опорного напряжения

Устройство относится к области электротехники. Техническим результатом изобретения является повышение нагрузочной способности источника опорного напряжения при высокой температурной стабильности выходного напряжения. Источник опорного напряжения содержит первый транзистор, эмиттером...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480899
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.07.2013
№216.012.5ad5

Источник опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны. Достигаемый технический результат - получение температурно-стабильного выходного напряжения при значениях,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488874
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.01.2014
№216.012.95ea

Аналоговый смеситель сигналов

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является обеспечение работоспособности смесителя сигналов при однофазном управлении по каналу «Y». Аналоговый смеситель сигналов содержит противофазные входы с источниками сигналов канала «X», первый, второй, третий и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504072
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.01.2014
№216.012.95eb

Избирательный усилитель с парафазным выходом

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах фильтрации радиосигналов, телевидении, радиолокации и т.п. Техническим результатом является уменьшение общего энергопотребления за счет повышения добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504073
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.01.2014
№216.012.95ec

Одноразрядный полный сумматор с многозначным внутренним представлением сигналов

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления, передачи информации. Технический результат: создание устройства, в котором внутреннее преобразование информации производится в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504074
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.01.2014
№216.012.98ce

Источник опорного напряжения

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны. Устройство содержит пять транзисторов, два резистора и источник тока, включенный между шиной питания и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504817
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.02.2014
№216.012.a01a

Прецизионный ограничитель спектра

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является уменьшение влияния частоты единичного усиления используемых активных элементов на неравномерность АЧХ ограничителя спектра в полосе пропускания. Прецизионный ограничитель спектра содержит источник входного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506694
Дата охранного документа: 10.02.2014
Показаны записи 1-10 из 117.
10.05.2014
№216.012.c01d

Источник опорного напряжения

Устройство относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других элементов автоматики. Технический результат заключается в упрощении схемы при высокой температурной стабильности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514930
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.06.2014
№216.012.d149

Управляемый усилитель и смеситель аналоговых сигналов на базе дифференциального каскада дарлингтона

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в радиоприемных устройствах, фазовых детекторах и модуляторах, а также в системах умножения частоты или в качестве усилителя, коэффициент передачи по напряжению которого с входов канала «X» зависит от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519348
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.07.2014
№216.012.e026

Компенсационный стабилизатор напряжения

Устройство относится к области электротехники. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения и снижении минимальной разности напряжения вход-выход стабилизатора. Для этого предложен стабилизатор напряжения, содержащий первый и второй транзисторы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523168
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.ea21

Источник опорного напряжения

Устройство относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других устройств автоматики. Техническим результатом является повышение стабильности выходного напряжения при изменении тока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525745
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.10.2014
№216.012.fb9e

Температурно стабильный источник опорного напряжения на основе стабилитрона

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других элементов автоматики. Техническим результатом является повышение температурной стабильности выходного напряжения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530260
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fba0

Быстродействующий аттенюатор для входных цепей аналого-цифровых интерфейсов

Изобретение относится к области электротехники, радиотехники, связи и может использоваться в структуре различных интерфейсов, измерительных приборах. Технический результат заключается в расширении диапазона рабочих частот устройства и повышении его быстродействия при работе с импульсными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530262
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.12.2014
№216.013.0de3

Широкополосный неинвертирующий усилитель с малым уровнем нелинейных искажений и шумов

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства для прецизионного усиления по мощности аналоговых сигналов, в структурах неинвертирующих усилителей и выходных каскадов различного функционального назначения, в том числе ВЧ- и СВЧ-диапазонов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534972
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0f13

Способ электрохимической защиты текстильных изделий от статического электричества

Изобретение относится к области охраны труда и технике безопасности и предназначено для индивидуальной защиты от воздействия электростатического поля. Изобретение позволяет повысить эффективность индивидуальной защиты работников современных электростатических и взрывоопасных производств при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535276
Дата охранного документа: 10.12.2014
20.02.2015
№216.013.2794

Пешеходный переход

Изобретение относится к области регулирования дорожного движения. Нерегулируемый пешеходный переход состоит из пешеходной дорожки на проезжей части автодороги, обозначенной по краям на тротуарах дорожными знаками. На их опоры устанавливаются видеокамеры, совмещенные с устройством для измерения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541589
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.02.2015
№216.013.281a

Прецизионный аналого-цифровой интерфейс для работы с резистивными микро- и наносенсорами

Изобретение относится к области измерительной техники и может использоваться в структуре различных датчиковых систем, в которых используются резистивные сенсоры, изменяющие свое сопротивление под физическим воздействием окружающей среды (давление, деформация, свет, температура, радиация, состав...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541723
Дата охранного документа: 20.02.2015
+ добавить свой РИД