Термокомпенсовані джерела постійного струму для струмових ЦАП

Abstract

Джерела опорної напруги та опорного струму є невід'ємною частиною будь-яких електронних схем. Особливо важливу роль джерела опорної напруги та струму грають в аналогових схемах, від них залежать багато кількісних параметрів роботи схем. Наприклад в аналого-цифрових та цифро-аналогових перетворювачах значення повної шкали визначається опорним джерелом напруги. Сьогодні існує досить багато різноманітних підходів щодо побудови схем джерел постійного струму. Класичним варіантом побудови джерел опорної напруги є використання стабілітрону та ефектів зенеровського (тонельного) і лавинного пробоїв у ньому при зворотній напрузі зміщення. Зенеровский пробій відбувається за напруги менше п'яти вольт і має негативний температурний коефіцієнт, лавинний пробій відбувається при вищих напругах і має позитивний температурний коефіцієнт. За напруги пробою в діапазоні від п'яти до восьми вольт його сумарний позитивний ТКН дорівнює приблизно негативному ТКН діода, зміщеного в прямому напрямку. Джерела опорної напруги, визначаються напругою забороненої зони кремнію (бандгапи), забезпечують хороший ТКН при низьких напругах живлення. У схемі для досягнення термокомпенсації використовуються узгоджені транзистори з різницею в щільності струмів, що протікають через них. Метод формування опорної напруги забороненої зони привабливий для реалізації через порівняльну простоту, і низький рівень шумів. В статті запропоновано новий підхід до побудови термостабільних джерел опорного струму на основі біполярних транзисторів з використанням напруги забороненої зони напівпровідника та струмових дзеркал. В роботі здійснено схемотехнічний аналіз статичних характеристик запропонованих схем термокомпенсованих двополюсних джерел постійного струму кільцевого типу у заданому діапазоні температур та проаналізовані принципи завдяки яким досягається термокомпенсація. Здійснене комп’ютерне моделювання статичних характеристик вказаних генераторів опорного струму, таких як температурний дрейф струму, а також коефіцієнта стабілізації за зміни напруги живлення (навантажувальна здатність).