Источники опорного напряжения

При конструировании многих схем возникает необходимость в хорошем источнике опорного напряжения. В первую очередь к таким схемам относятся стабилизаторы напряжения компенсационного типа, в которых выходное напряжение сравнивается с эталонным опорным напряжением и по результатам сравнения корректируется состояние регулирующего элемента, т.е. обеспечивается стабилизация выходного напряжения. Среди других областей применения источников опорного напряжения можно назвать: высокоточную измерительную аппаратуру, цепи управления чувствительными к колебаниям напряжения узлами (например, перестраиваемыми с помощью варикапов контурами) и т.п.

Простейшими источниками опорного напряжения могут выступать описанные выше параметрические стабилизаторы. При необходимости в таких стабилизаторах, должна применяться термокомпенсация ухода напряжения стабилизации и стабилизация тока стабилитрона. Для использования специально в источниках опорного напряжения выпускаются специальные прецизионные стабилитроны, обладающие очень маленькими значениями температурного коэффициента напряжения стабилизации.

Схема термокомпенсированного стабилитронного источника опорного напряжения со стабилизацией тока стабилитрона приведена на рис. 3.5-9. В этой схеме обеспечивается значительное снижение дифференциального сопротивления стабилитрона за счет отрицательной обратной связи по току стабилитрона. Ток стабилитрона не зависит от входного напряжения и определяется по формуле:

\(I_{ст} = U_{VT1 б-э}/R1\).

Выходное напряжение источника определяется выражением:

\(U_{вых} = U_{ст} + U_{VT1 б-э}\).

Рис. 3.5-9. Термокомпенсированный стабилитронный источник опорного напряжения с отрицательной обратной связью

Схема обеспечивает температурную компенсацию выходного напряжения для стабилитрона с температурным коэффициентом, равным порядка 2,2 мВ/°C. Это достигается за счет отрицательного температурного коэффициента –2,2 мВ/°C у перехода база-эмиттер транзистора \(VT1\).

Схема на рис. 3.5-10 способна работать при любых напряжениях стабилизации. Благодаря применению операционного усилителя выходное напряжение можно изменять в достаточно больших пределах; оно определяется по формуле:

\(U_{вых} = U_{ст} \left( 1 + \cfrac{R1}{R2} \right) \),

где: \(U_{ст}\) — напряжение стабилитрона (с цепями термокомпенсации, если они есть).

Ток стабилитрона поддерживается неизменным и выбирается по формуле:

\(I_{ст} = \cfrac{U_{вых} – U_{ст}}{R3}\).

Рис. 3.5-10. Стабилитронный источник опорного напряжения на операционном усилителе