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IC由于它们不仅受欢迎,因为它们不仅精确,而且漂移很小。在我未来的一些专栏文章中,将讨论三种类型IC参考:埋入式齐纳二极管、带隙及XFET。当您使用齐纳二极管进行参考设计时,由于齐纳二极管相对简单,可以用来演示设计过程,使用中的问题会让您感到高兴IC参考。电路指标为:VCC=30V±10%、8.445 VREF9.555、ΔVREF200 mV、100 kΩ RLOAD200 kΩ及0°C TA80°C。
第一次试用可以选择9.1V的1N齐纳二极管757。请注意,最大温度系数为6 mV/°C,齐纳二极管电压容差±5%。计算的参考电压等于最大指标:VREF=(1.05)(9.1)=9.555V,但温飘为ΔVREF=(80-25)(6 mV)=0.330V,超过最大温浮电压指标。
信号二极管和1N756 8.2V齐纳二极管串联,使信号二极管的负温度系数部分抵消齐纳二极管的正温度系数(图1)。二极管的温度系数为 -2.1至-2.3 mV/°C,而8.2V齐纳二极管的温度系数为5.4 mV/°C,因此,组合的最大温度系数为3.3 mV/°C。在这种情况下,ΔVREF=181.5 mV,满足指标,但最小参考电压VREF=(0.95)(8.2) 0.5=8.29V,小于规定的8.445V极限值。
其它齐纳特征(如齐纳阻抗和偏置电流)会影响ΔVREF,因此,分析不完整。现在不应该使用纯齐纳二极管,而应该使用温度补偿齐纳二极管。1N935拥有9.075V齐纳电压与5%的容差和2%的容差 mV/°C温度系数;和IZ=7.5 mA齐纳阻抗为20Ω,其中IZ为齐纳测试电流。电压参考为8.62 VREF9.53。快速计算温度系数的误差,以获得电压变化的最大值ΔVREF1=110 mV。到目前为止,参数都很好,但您需要进一步计算以获得完整的图像。
计算RBIAS,得RBIAS=(VCC-VREF)/IZ=(30-9)/7.5=2885Ω,取RBIAS=2800Ω±2%。(图1中的温度补偿齐纳管包括二极管。)由于电源和电阻公差的存在,IZ的变化范围从[(30)(0.9)-9.53-0.11]/2.8(1.02)=6.07 mA到 [(30)(1.1)-8.62-0.05]/2.8(0.98)=8.86 mA。负载电阻的变化IZ变化大约90 μA,可以忽略不计。温度补偿齐纳管的电流变化对应±5Ω齐纳阻抗变化(参考文献1)ΔVREF大约只变了 ±37.5 mV。还应考虑齐纳电压的变化。由于IZ的漂移,当ΔVREF变化 ±50 mV齐纳管的工作点发生了变化。此外,直流电压中最大宽带半导体噪声为20 μV。
最压参考最终变为110 37.5 50=197.5 mV。有些人会认为这种分析不够严格,但这种分析可以让你对齐纳参考的使用有一定的了解。如果VCC低至12V,齐纳二极管不能满足指标。RLOAD负载阻抗变化不会影响设计计算。而小一点的2kΩ负载阻抗,变化1 kΩ时即会导致IZ需要齐纳二极管缓冲器的巨大变化。如果齐纳二极管是电路的一部分,你可以使用激光RLOAD没有必要增加缓冲器进行调整。这种埋入式齐纳二极管电压参考方法似乎是建立电压参考的好方法。
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