#申请原创#高精度小微稳压

1万 · 2021-1-7 15:59

本帖最后由 captzs 于 2021-1-8 17:36 编辑

#申请原创#

*)，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<<Isb(Isc是下管的C结漏饱和电流)时则为U=Vbea-Vbeb，将Vd=VtLn(Id/Is)代入得，U=VtLn(Ida/Isa)-VtLn(Idb/Isb)=VtLn[(Ida/Isa)(Isb/Idb)]。下管E结导通电流是从上管E结流下来的Id=Ida=Idb，则前式整理为U=VtLn(Isb/Isa)与导通电流无关，也就与输入电压大小无关；不过下管忽略了Ib=Id/βa产生的VtLn(1+1/βa) 误差。另外当Is电流随温度成倍改变时，(Isb/Isa)的比值保持不变，输出电压U不受温漂效应影响。实现高精度稳压。

1万 · 2021-1-7 17:16

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。

1万 · 2021-1-7 21:29

*)，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。

1万 · 2021-1-7 21:33

captzs 发表于 2021-1-7 21:29
*)，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 ...

*)，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。

1万 · 2021-1-7 22:46

@coody ：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。

1万 · 2021-1-8 09:07

Vbca//Vbeb 这是个什么电压？怎么计算？

只看该作者 · 2021-1-8 09:23

楼主能否详细说说，U=Vbea-(Vbca//Vbeb)是怎么来的？

只看该作者 · 2021-1-8 10:00

HAO!

只看该作者 · 2021-1-8 11:10

这个稳压效果会好?温漂是问题

只看该作者 · 2021-1-8 11:11

现在都是集成的了

1万 · 2021-1-8 11:24

*)，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。

1万 · 2021-1-8 16:05

captzs 发表于 2021-1-8 11:24
*)，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 ...

*)，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。

2万 · 2021-1-8 16:15

captzs 发表于 2021-1-7 22:46
@coody ：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 ...

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。

1万 · 2021-1-8 17:33

coody 发表于 2021-1-8 16:15
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 ...

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。

1万 · 2021-1-10 11:21

两个参数一样的三极管稳压输出，什么不是U=Vbea-Vbeb=0?

参数一样，下管Ib和Isc都不能忽略(*电路非放大模式，按照PN结伏安特性计算)，设Is=Isc，则Ib=Id，默认模式，U=VtLn[(Id+Ib)/Is]-VtLn[Id/(Is+Isc)]=VtLn[(2Id/Is)/(Id/2Is)]=VtLn(4)，即U=Vt*1.39=36mV。忽略其它参数影响，计算与不同参数的实际电路会有出入。

1万 · 2021-1-11 10:26

“下管E结导通电流是从上管E结流下来的Id=Ida=Idb，”

从这里开始逻辑出错了，上管的基极电流与下管的集电极电流相等，但是并不一定与下管的基极电流相等，而下管的Vbe跟Ib是直接相关的，跟Ic或者Ie（也就是你这里的Id）不直接相关，不能由Ic或者Ie导出Vbe，

1万 · 2021-1-11 11:15

1万 · 2021-1-11 11:21

manbo789 发表于 2021-1-11 10:26
“下管E结导通电流是从上管E结流下来的Id=Ida=Idb，”

从这里开始逻辑出错了，上管的基极电流与下管的集电 ...

首先，此电路不是放大模式，要以PN结的伏安特性分析。上管的E结电流Id，经下管的C结再经E结到地，所以两个E结的电流一样，所以两个E结都是以一样的Id计算。只是下管的E结多了Ib。Ib决定下管的CE等效电阻，决定能够通过多大电流，也就决定上E结电流的大小。右图在下B极串个大电阻可知。

1万 · 2021-1-11 11:35

captzs 发表于 2021-1-11 11:21
首先，此电路不是放大模式，要以PN结的伏安特性分析。上管的E结电流Id，经下管的C结再经E结到地，所以两 ...

U=VtLn(Id/Is)，这个公式是计算二极管的，或者可以计算三极管的BE结，但是你用Ie往里套就出错了，Ie跟Vbe不是这个公式呈现的关系，之间差了个(β+1)，而这个β跟Vce和温度有关了，不能用这个公式套了，换句话来说，你理解的晶体管模型出错了，

只看该作者 · 2021-1-11 12:13

仿真结果供参考：

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。

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