请教一个高精度的7v电源问题

只看该作者 · 2012-3-28 10:49

[local]1[/local]
这是来自ltz1000数据手册的电路。电路本身器件不多，但是我还好多都不懂。
第一，当上电瞬间，是哪个器件率先打破平衡。是三极管2n3904吗，如果是他又是怎样打破的呢，或者说上电瞬间该怎么看待这个三极管。
第二，这个三极管是什么作用呢。
第三，希望大侠们能能从信号流程帮忙分析一下整个电路。不胜感激

只看该作者 · 2012-3-28 11:28

我找到了一个对这个电路分析的但是却没分析我的问题难道是我的问题过于2 高手们都不屑与分析。

R1用于给稳压管提供偏置电流，稳定电压直接从3、7脚就近获取，避免PCB铜箔上的压降影响。运放A2同向和反向接4、5脚，如果输出电压变大，稳压管电压不变,R1上电压变大，流过Q1的基极电流增大，流过Q1集电极C的电流增大，导致Q1集电极C电压降低，运放A2输出电压降低，3、7脚间输出电压降低，回到稳定值。如果输出电压变小，反馈过程相反。由于输出电流由运放提供，并且电路有很大的负反馈，所以该电路的输出阻抗较小，而且不怕短路的影响，因为运放本身有过流保护。
   从电路结构看，R1和R2对电压的稳定性有影响。数据手册说明R1变化100 ppm会导致输出电压变化1 ppm，R2变化100 ppm会导致输出电压变化0.3 ppm。因此R1和R2应该选择高质量的电阻。

   Q2和运放A1用于恒温控制，Q2的be极PN结用于温度检测，PN结具有约-2.0mV/℃的温度系数，线性度和稳定性都非常好，很多电路都产用PN结的这个特性进行温度检测。获得很好的效果。R4、R5分压后得到电压应该等于恒温温度下Q2的be极电压。如果温度上升，Q2的be极电压降低，流进b极电流增大，流过Q2集电极C的电流增大，集电极C电压降低。运放A1输出电压降低，驱动管2N3904驱动电流减少，加热线圈的功率下降，恒温温度下降，回到稳定值。如果恒温温度降低，反馈过程相反。该电路的温度控制精度达到0.001℃以上才可以保证输出电压温度系数的0.05ppm/℃指标。
   由于R4、R5的分压决定了恒温温度，因此R1、R5应该选择温度系数接近的高品质电阻，保证分压的稳定，手册上说明，R4、R5分压比的100ppm变化会导致输出电压变化1 ppm。HP3458电压表里R4=13K，R5=1K，恒温温度约为80℃。业余制作电压基准没必要这么高的恒温温度，因为恒温温度越高，器件老化越快。可以取R4=12K，R5=1K，恒温温度约为48℃，可以适应38℃以下环境温度的使用。
   恒温电路的其它阻容元件对输出电压无影响，可以选择普通元件，但驱动管建议选用电流较大的三极管，比如S9013,S8050等，实际测试发现更换不同的驱动管会导致输出电压的变化，因此驱动管应该选择稳定性较好的晶体三级管。

   该电路设计的最大技巧在于恒温控制和稳压电路的供电电源取自电路的7V稳压输出，最大限度的减少了供电电压变化对电路的影响。尤其是R4、R5的分压后电压精度，该电压直接影响恒温温度，继而影响输出电压。

只看该作者 · 2012-3-28 12:01

2楼这个介绍是我写的，而1楼电路图下面的中文注释也是我的。
总之，这个电路涉及两个闭环控制，左边是恒温用的，右边是恒压用的。
这个LTZ1000，是所谓超级基准，内部包含了图中的两个三极管个一个稳压管，还包括了左下角的加热器。左边的三极管的作用是be结温度检测，右边的三极管的作用是be结电压补偿。
这个超级基准最主要的特点，一个是超级稳定，另一个是超低噪声。
当然，实现起来也很复杂，LTZ1000本身价格也很贵。

只看该作者 · 2012-3-28 12:33

3# lymex
大哥那你能不能回答我提的问题呢
我还是不明白怎么起到稳压的作用特别是上电瞬间

只看该作者 · 2012-3-28 15:26

记号

只看该作者 · 2012-3-28 15:29

期待lymex大侠的更精彩的分析

只看该作者 · 2012-3-28 19:08

本帖最后由 lymex 于 2012-3-28 19:15 编辑

3# lymex
大哥那你能不能回答我提的问题呢
我还是不明白怎么起到稳压的作用特别是上电瞬间
ff8zgs 发表于 2012-3-28 12:33

就看这部分稳压的，上电后运放的2脚由于有R1而接近地电位，三极管、稳压管、二极管在上电瞬间是不导通的，而3脚如果悬空的话也会等价输入高电位（因为单电源运放输入级用PNP管，Ib的方向是流出的），这样，即便运放在开始的时候输出为低电位，Ib也会对电容充电，很快+输入就大于-输入，运放的输出就升高，直到稳压管导通、电流流过R1使得其电压达到大约0.6V的时候，三极管导通，其集电极也就是运放的正输入也被拉到0.6V，平衡就建立起来，稳压管的电流大约是0.6V/120=4mA，三极管的电流就是6.4V/70k=91uA。二极管1N4148是防止启动困难的，没有这个管子，很可能启动的时候正输入通过R2被输出一直拉低。

最后，不要期望自己用分立元件搭一个电路，就可以取得与LTZ1000等同的性能。

只看该作者 · 2012-3-28 20:53

这个图里的三极管都是LZT1000片子里封装好的，那个二极管才是稳压器件！

只看该作者 · 2012-3-28 22:07

世界上只有两款产品在指标上达到了1ppm每年的稳定度，一个是Datron的4910，另一个是Datron的后续公司Wavetek的7010，而这两款产品的核心器件都是LT1000。看一下后者的电路的简化图，就知道这个8脚的金封LT1000里面包含了什么：

只看该作者 · 2012-3-29 11:24

8# lymex
非常感谢大虾无私的指点让我明白了不少

只看该作者 · 2012-3-29 11:35

lymex 大虾还有个问题就是这个电路驱动能力怎么计算呢
或者说您提到的Wavetek的7010 全称是什么
我看看他的驱动能力

只看该作者 · 2012-3-29 12:26

输出能力是看运放输出能力吗

只看该作者 · 2012-3-29 14:39

驱动能力，如果从传统的观念只看输出电流，那就是运放的驱动能力，大约20mA。但是，高精度的7V是不允许负载太重的，一有负载电压就下降，即便是0.几欧的输出电阻，1mA下也会有几百微伏的电压下降，那样至少就是几十ppm。所以，一般要求外部负载电阻>1M欧。另外，这个7V输出不能带电容负载，否则会输出不稳定。这样的7V都是给高精度仪器内部使用的。

只看该作者 · 2012-3-29 14:49

Wavetek后来让Fluke收购，全称是7010T，但这套产品是与Fluke自己的734A有直接竞争的，Fluke不主推，去年停产，因此Fluke的网站上的连接已取消，但资料还在还在：
http://www.fluke.com/Fluke/twen/ ... 7010T.htm?PID=55104

这里也有介绍：
http://fluke.rongqe.cn/jiliangjiaozhunyi/FLUKE(7004T/7010T).html

只看该作者 · 2012-3-29 15:05

MARK

2万 · 2012-3-29 18:12

输出能力是看运放输出能力吗
ff8zgs 发表于 2012-3-29 12:26

电压模基准输出一般都要加buffer
CMOS基准相比于这个基准，除了噪声，啥都比它强。文献报道说早突破1PPM一下了。我们这仿真低于1PPM（-40到125度），实测1,20个ppm.
下图是香港人做的，消耗电流仅为2个uA,3,50个ppm

只看该作者 · 2012-3-29 19:05

基准最重要的参数是长期稳定性，CMOS基准根本不行。

2万 · 2012-3-29 20:43

在长期稳定性方面，掩埋齐纳基准一般均优于20ppm/sqKH,但CMOS带隙基准一般也不会高于50。
但在噪声这一块就差别就大了，掩埋齐纳一般是0.几个ppm RMS,CMOS是十几，更恶心的是，LTZ这样的基准，使用者可以使劲加大偏置电流，进而大幅度减小噪声--心里想：反正我功耗本来就大，再大点也无所谓，破罐子破摔了。CMOS脸皮就没它厚，几乎是每一uA都斤斤计较。
所以CMOS和它比净吃哑巴亏。

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