老兵精讲：高精度小微稳压

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1、高精度小微稳压(几十～几百mV)

 

下图复合三极管的输出电压U是下管E结导通压降减去C结压降与上管E结压降的并联值，U=Vbea-(Vbca//Vbeb)，当Isc<

 

 

2、温度电压当量的补偿

 

按照以下参数计算的输出电压U=VtLn(Isb/Isa)=VtLn[(1e-6)/(1e-20)]=833.9mV。但是仿真输出电压是816.3mV如左图。计算Ib产生的误差ΔV=VtLn(1+1/50)=0.5mV很小可忽略。误差是如何产生的？Qb的C极悬空，在27℃时C结温度电压当量Vt=26mV 叠加E结的压降，输出电压就相应减少，如果补偿一个26mV的电压抵消Vt，输出电压U与计算值就一致如右图。

 

 

 

3、如果不加补偿电压，Qb的C极短接到B或E极将Vt电压短路消除其影响如右图。

  

 

4、上述电路上管使用PNP管也可以如下图。

 

这里说一说实际电路PN结的正向导通压降，去年初我发过一帖，随机用两个二极管仿真正向导通压降是0.4～0.9V，既然是随机，就不能作为实际二极管的导通压降范围的依据。那么是多少呢？应该按照Vd=VtLn(Id/Is)计算，要强调的是此公式的使用是有默认条件的。如果超出条件，Vd可能是几十mV或者几V。

 

 

5、两个二极管行不行？

 

由于两个二极管导通电流分两路，虽然可以调节在某一温度附近电流一样，但是当温度变化大时，电流改变不一致，稳压精度稍差，而且两个管的Is参数选择也受限制。下图是温度差70℃的比对。电路加以改进可以输入双向信号，限幅输出。三极管要实现双向限压较复杂。

 

 

6、仿真结果供参考：

稳压特性

电路有个“最佳工作点” Vopt，在其右侧（Vin > Vopt) 是稳压区。

电路输出电压与温度有关，温度越高稳压输出电压越大。

电路输出电压与温度呈线性关系。因此这个电路是个优良的温度传感器。

 

由于输出稳压与Is成指数关系，而上下管的Is不一样，当温度大时，Is增加过大的就接近Id，就不呈指数关系，造成误差，这个可以推导计算。避免的办法是，两个Is尽量小，就是你所说的最佳工作点。

 

如果选择上下管的Is一样，精度最好。要注意的是，Is要<

 

网友问答：

 

问：用内建电场电位差Vo=VtLn(NaND/n i ²)计算PN结的正向导通电压，其中NaND掺杂浓度制作工艺数据难以得到，这是理论研究用的。不如用PN结伏安特性表达式移项得到导通压降Vd=VtLn(Id/Is)，其中反向饱和电流Is参数容易找到。

 

答：当两管的Is参数接近或一样，稳压输出就是几十mV，由于它们的变化一致，所以精度最高。如果您能够实物试验，那就再好不过。我只会仿真。

 

问：我是实物测试的。我的意思是，Vbe才650mV，还要减去一个Vbe，怎么还能得到833mV？哪怕200mV都得不到。我只量到20多mV，并且随输入电压（即输入电流）变化而变化，温度变化也非常大。

 

答：非常难得，您用实物实验，谢谢分享！

 

按照Vbe=650mV估计，你选择的三极管Is参数应该是1e-13A左右，就不知道上边那个三极管的Is是多少？如果用同样型号，输出在二十几mV就对了。如果选择Is=1e-10A三极管，输出应该是150mV左右，电源用几V，输入电阻用1K。

本文系21ic论坛网友captzs原创

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