Post on 06-Feb-2018
Capitolul 3 Surse de curent si surse de tensiune
3.1. Surse de curent
3.1. Surse de curent 3.1.1. Introducere
IO VO
VO
I
IO
Parametri: • Curentul de iesire IO [A]
• Rezistenta de iesire [Ω]
., ctTVO
OO
CCdIdVR
=
=
., ctVR
OI
CCLO dT
dITC=
=
., ctVR
O
OI
CCLO dT
dII1RTC
==
., ctTRCC
O
LdVdIPSRR
=
=
.,.,//
ctTRCC
O
O
CC
CCCC
OOIV
LctTLR
OCC dV
dIIV
VdVIdIS
=
===
• Tensiunea minima de iesire [V]
• Coeficientul de temperatura [A/K]
• Coeficientul relativ de temperatura [1/K]
• Factorul de rejectie al tensiunii de alimentare (Power Supply Rejection Ratio) [A/V]
• Sensibilitatea curentului de iesire in raport cu variatiile tensiunii de alimentare [-]
Caracteristica de iesire a unei surse de curent VOmin
IO RO = (dIO/dVO)-1
VO
IO
Clasificare I. Surse de curent elementare - complexitate redusa - performante modeste II. Surse de curent cascod - rezistenta de iesire mare - tensiune minima de iesire mare - tensiune minima de alimentare mare III. Surse de curent cu autopolarizare - dependenta redusa IO (VCC) - necesita circuit de pornire IV. Surse de curent compensate cu temperatura - dependenta redusa de temperatura - complexitare ridicata
3.1.2. Surse de curent elementare
VO
RO IO
Q
R V
( )
( )( ) TTGSGSO
mdsO
2TGSO
OGS
VVVVVVVRg1rR
VV2KI
RIVV
−=−+−=
+=
−=
+=
min
( )
( ) OTGS
2TGSGS
IVV
VV2KRVV
⇒>⇒
−+=⇒
Sursa de curent CMOS cu un tranzistor
3.1.2. Surse de curent elementare
Sursa de curent bipolara cu un tranzistor
VO
RO IO
Q
R V
RVVI BE
O−
=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
++=
RrR1rR oO
π
β
CEsatBEO VVVV +−=min
Oglinda de curent CMOS
⇒ ⇒
Curentul de iesire
VO VDD
Q2 Q1
R IO
RO
I
1GSODD VRIV +=
( )2T1GSO VV2KI −=
( ) 1GS2
T1GSDD VVV2KRV +−=
⇒ ( ) )(, TDDT211GS VVKR21KR1
KR1VV −+±−=
( ) ( )[ ]TDDTDD2O VVKR21VVKR1KR1I −+−−+=⇒
O2dsO I
1rRλ
==
KI2
VVVV OT2GSsat2DSO =−==min
( )TDDT1GS VVKR21KR1
KR1VV −++−=
VGS trebuie sa fie mai mare decat VT:
1GS
O
1DS
2DS
1DS2
T1GS
2DS2
T2GSOV1V1
V1V1
V1VV2K
V1VV2K
II
λ
λ
λ
λ
λ
λ
+
+=
+
+=
+−
+−=
)()(
)()(
Efectul de modulare a lungimii canalului
Rezistenta de iesire
Tensiunea minima de iesire
SIMULARI pentru oglinda de curent CMOS Caracteristica de iesire
SIMULARI pentru oglinda de curent CMOS Caracteristica de iesire
SIM 3.1: ID2 (V2)
SIMULARI pentru oglinda de curent CMOS Caracteristica de iesire
SIM 3.2: ID2 (V2), rds2 - parametru
SIMULARI pentru oglinda de curent CMOS Dependenta curentului de iesire de tensiunea de alimentare
SIMULARI pentru oglinda de curent CMOS Dependenta curentului de iesire de tensiunea de alimentare
SIM 3.3: ID2 (V1)
Oglinda de curent bipolara VO VCC
Q2 Q1
R IO
RO
I
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛≅
−=
th
1BE1S
BECCVVI
RVVI exp
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛≅
th
2BE2SO V
VII exp
2BE1BE VV =
⇒1S
2SOII
II
≅1S
2SBECCO I
IRVVI −
≅⇒
Curent de iesire
O
A
2C
AoO I
VIVrR ===
Rezistenta de iesire
.min sat2CEO VV =
Tensiune minima de iesire
Efect Early
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
−=
A
1CE
th
1BE1S
BECCVV1
VVI
RVVI exp
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
A
2CE
th
2BE2SO V
V1VVII exp
A
OA
1BE
1S
2S
A
2CEA
1CE
1S
2SO
VV1
VV1
II
VV1
VV1
II
II
+
+=
+
+=
2I2II
II
BB
BO+
=+
=ββ
ββ
Influenta β
SIMULARI pentru oglinda de curent bipolara Caracteristica de iesire
SIMULARI pentru oglinda de curent bipolara Caracteristica de iesire
SIM 3.4: IC1 (V2)
SIMULARI pentru oglinda de curent bipolara Caracteristica de iesire
SIM 3.5: IC1 (V2), VA1 - parametru
SIMULARI pentru oglinda de curent bipolara Dependenta curentului de iesire de tensiunea de alimentare
SIMULARI pentru oglinda de curent bipolara Dependenta curentului de iesire de tensiunea de alimentare
SIM 3.6: IC1 (V1)
Sursa de curent cu reducerea efectului β (1)
121
1
1I2I
III
2B
B
BO ≅
++
=
++
=
ββββ
β
R
RO IO
I
VCC
Q3
Q2 Q1
VO
Curent de iesire
RV2VII BECC
O−
=≅
O
A
2C
AoO I
VIVrR ===
.min sat2CEO VV =
Rezistenta de iesire
Tensiune minima de iesire
Influenta β
R
IO I
VCC
Q3 Q2
Q1
VO
1
221
1
I12I
I12
II
2BB
BO ≅
++
=
++
+
++
=
ββββ
β
βββ )(
RV2VII BECC
O−
=≅
.min sat1CE2BEO VVV +=
Sursa de curent cu reducerea efectului β (2)
Curent de iesire
Tensiune minima de iesire
Influenta β
R
IO’
I
VCC
Q3
Q2’ Q1
IO’’
Q2’’
IO’’’
Q2’’’
Sursa de curent multipla
VO VCC
Q2 Q1
R1 IO
RO
I
R2
Sursa de curent Widlar bipolara
1
BECCRVVI −
=
2
S
Oth
Sth
2
2BE1BEO R
IIV
IIV
RVVI
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
=−
=
lnln
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
O1
BECC
2
th
O2
thO IR
VVRV
II
RVI lnln
Curentul de iesire
( ) ( ) ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
+++=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
+++=
11m22
2
O
A
11m22
2oO Rg1Rr
R1IV
Rg1RrR1rR
////// ππ
ββ
Rezistenta de iesire
2Osat2CEO RIVV += .min
Tensiunea minima de iesire
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −=
O1
BECC
2
th
CCCC
OIRVV
RV
dVd
dVdI ln
( )
( )2O1
CC
O1BECCO1
BECC
O1
2
th
CC
O
IRdVdIRVVIR
VVIR
RV
dVdI
−−
−=
O2
thBECC
th
2
CC
O
IRV1
VVV
R1
dVdI
+
−=
PSRR
Sensibilitatea curentului de iesire in raport cu variatiile tensiunii de alimentare
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+
=+
==
O1
BECCth
O2CC
O
O
CCIV
IRVV1
1
VIR1
1dVdI
IVS O
CCln
Sursa de curent CMOS
Curentul de iesire
Q2 Q1
R2
R1 IO
VO VDD
I
RO
( )TDD111
T1GS VVKR21KR1
KR1VV −++−=
( )2T2GS2
2GS2O2GS1GS VV2KR
VRIVV −+=+=
( ) ( )2DS2
T2GSO V1VV2KI λ+−=
2OO
2Osat2DSO RIKI2RIVV +=+=min
( )22m2dsO Rg1rR +=
)( T2GS VV >
Rezistenta de iesire
Tensiunea minima de iesire
Sursa de curent standard
O22BE11BE IRvIRv +=+
( )2BE1BE12
O vvIRR1I −+=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
1S
2S
O2
th
2
1OII
II
IRV
RR
II ln
1
BECCRRvVI
+−
=
( )⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
++++=
11m22
22oO Rg1RrR
R1rR///π
β
Curentul de iesire
Rezistenta de iesire
Se poate determina I/IO deoarece:
Daca R1I >> vBE1 – vBE2:
2
1ORR
II
=
VO VCC
Q2 Q1
R IO
RO
I
R2 R1
Sursa de curent standard cu iesire multipla
Daca ariile tranzistoarelor sunt alese in asa fel incat densitatile de curent sa fie egale, atunci tensiunile baza-emitor vor fi egale.
R1
I3
IREF
VCC
Q1
Q3 Q2
I4 Q4
I5 Q5
R2 R3 R4 R5 R6
I6
Q6
0AA
jAjAV
II
IIVvv
2
3
3
2th
2S
3S
3
REFth3BE2BE =⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=− lnln
6BE2BE vv == ...
2REF66554433 RIRIRIRIRI ====
Deci: si:
21
BECCREF RR
v2VI+−
=
6
2REF6
3
2REF3 R
RIIRRII == ;...;
Cei patru curenti de iesire au expresiile:
unde:
Sursa de curent utilizand ca referinta tensiunea baza-emitor
S1
BECC
2
th
2
1BEO IR
v2VRV
RvI −
== ln
IO IREF
VCC
R1
R2
Q2
Q1
3.1.3. Surse de curent cascod
Q2
VA
V2
VO
RO IO
Q1
R V1
RO1
( )
( )( )
( ) T2T2GS2GS2minO
m1ds1O
2ds
2m1Om2dsO
2T1GSO
O1GS1
VVVVVVV
Rg1rRRrgRg1rR
VV2KI
RIVV
−=−+−=
+=
≅+=
−=
+=( )
( ) OT1GS
2T1GS1GS1
IVV
VV2KRVV
⇒>⇒
−+=⇒
( ) ( )
KI2VVVVV
VVVVVVV
OTGSsat1DS12
sat1DS1GS12GS2
sat1DS1DS
=−=>−⇔
⇔>−−−⇔
⇔>
Este necesar ca:
Curentul de iesire
Rezistenta de iesire
Tensiunea minima de iesire
3.1.3. Surse de curent cascod Sursa de curent cascod CMOS (1)
VO
IO
VDD
I
Q3 Q2
Q1 Q4
RO
A
3DS
2DSOV1V1
II
λ
λ
+
+=
( ) 2dsm2ds1m1dsO rgrg1rR ≅+=
KI22VVV2V TTGSO +≅−=min
( )TGSGSsat1DSAO VVVVVV −+=+=min
Curentul de iesire
Rezistenta de iesire
Tensiunea minima de iesire
Oglinda de curent cascod CMOS (2)
SIMULARI pentru oglinda de curent CMOS cascod Caracteristica de iesire
SIMULARI pentru oglinda de curent CMOS cascod Caracteristica de iesire
SIM 3.7: ID2 (V2)
SIMULARI pentru oglinda de curent CMOS cascod Caracteristica de iesire
SIM 3.8: ID2 (V2), rds2, rds4 - parametri
SIMULARI pentru oglinda de curent CMOS cascod Dependenta curentului de iesire de tensiunea de alimentare
SIMULARI pentru oglinda de curent CMOS cascod Dependenta curentului de iesire de tensiunea de alimentare
SIM 3.9: ID2 (V1)
Sursa de curent cascod bipolara (1)
Q2
VA
V2
VO
RO IO
Q1
R V1
RO1
RVVI 1BE1
O−
=
2O1O2
1O2oO r
RrR1rR ββ
π≅⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
++=
21
1o1O rRr
R1rR ππ
β>>⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
++=
sat2CE2BE2sat2CEAO VVVVVV +−=+=min
Este necesar ca:
( ) ( )
sat1CE12
sat1CE1BE12BE2
sat1CE1CE
VVVVVVVV
VV
>−⇔
⇔>−−−⇔
⇔>
Curentul de iesire
Rezistenta de iesire
Tensiune minima de iesire
Oglinda de curent cascod bipolara (2) Curentul de iesire
Rezistenta de iesire
Rv2VII BECC
O−
==
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
+++=
)///( 1m3O2
3O2oO g2RRr
R1rRπ
β
)///(, 1m23o3O g2RrrR π>>=
Deci:
2oO rR β≅
Tensiunea minima de iesire
sat2CEAO VVV +=min
BE2BE4BE1BEA vvvvV =−+=
VO VCC
Q2 Q1
R IO
RO
I
Q3 Q4
RO3 A
Sursa de curent cascod bipolara (3)
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
+++=
)///( 1m15O4
5O4oO g3RRr
R1rRπ
β
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
+++≅
3m25
25o5O g1Rr
R1rR/π
β
Deci: 4oO rR β≅
sat4CEAO VVV +=min
BEA v2V =
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
−=
O2
th
2
5BE3BEO I
IRV
RvvI ln
1
BECCRv3VI −
=
)///(, 1m145O g3RrR π>>
IO
VCC
R2
R1
Q5
Q4
Q3
Q2
Q1
RO
RO5 A
I
Curentul de iesire
Rezistenta de iesire
Tensiunea minima de iesire
VO
VDD
I2 = I I1 = I
Q2 Q3
Q1 Q4 Q5
IO
W/L W/L
(W/L)/(n+1)2 (W/L)/n2 (W/L)/n2
IO
RO
IIO =
( ) 2dsm2ds1m1ds0 rgrg1rR ≅+=
( )2T5GS2VV
1nLW
2KI −
+=
)(/'
( )2T41GS2VV
nLW
2KI −= )(
/'
( )2T32GS VVLW2KI −= )()/('
⇒
Curentul de iesire
Rezistenta de iesire
Tensiunea minima de iesire
Sursa de curent cascod MOS (3)
( ) ( ) sat2DST2GST1GST5GS1GS5GS2DS VVVVVVVVVV =−=−−−=−=
( )( ) ( )KI21nVV1nVVV T2GS2DSsat1DSO +=−+=+=min
⇒( )( )T32GST5GS VV1nVV −+=− )(
( )T32GST41GS VVnVV −=− )()(
Tensiunea drena-sursa a tranzistorului Q2 este:
Deci, Q2 este polarizat la limita de saturatie. Rezulta:
3.1.4. Surse de curent cu autopolarizare
3.1.4. Surse de curent cu autopolarizare Oglinda de curent
RvVI BECC
O−
=
1VI
IVS
CC
O
O
CCIVOCC
≅∂
∂=
Sursa de curent Widlar bipolara
O2
thO I
IRVI ln=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
∂∂
−∂∂
=∂∂
CC
O2OCCO
O
2
th
CC
OVI
II
VI
I1
II
RV
VI
CCO2
th2
th
CC
OVI
IRV1
IRV
VI
∂∂
+=
∂∂
th
O2CCth
O2CC
CC
O
O
CCIV
VIR1
1VI
VIR1
1IV
VI
IVS O
CC+
≅∂∂
+=
∂∂
=
S1
BECC
2
thO IR
v2VRVI −
= ln
Sursa de curent utilizand ca referinta tensiunea baza-emitor
S1BECC
S1
2
th
CC
OIR1
v2VIR
RV
VI
−≅
∂
∂
%4vVSBE
thIVOCC
≅≅
S
REF
2
th
2
1BEO I
IRV
RvI ln==
A
BECC
A
BEA
BECC
O
REFVv2V1
Vv1
Vv2V1
II −
+≅+
−+
=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −++=⇒
A
BECC
2
th
S
O
2
thO V
v2V1RV
II
RVI lnln
)( CCA2
th
CC
OVVR
VVI
+=
∂∂
CC
ABE
thIV
VV1
1vVS O
CC+
≅
⇒
Derivand: rezulta:
IO IREF
VCC
R2
Q2
Q1
Q6 Q5
IO
Q4
IO
Q3
Sursa de curent cu autopolarizare utilizand ca referinta tensiunea baza-emitor
Sursa de curent Widlar cu autopolarizare
2
2BE1BEO R
vvI −=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
1S
2S
2
th
O
REF
2
thO I
IRV
II
RVI lnln
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+≅
1S
2S
2
th
A
CC
2
thO I
IRV
VV1
RVI lnln
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛≅
1S
2SA
CCIV
II1
VVS O
CCln
IO IREF
R2
Q2 Q1
Q6 Q4
IO
Q3
IO
Q5
VCC
R
IO
VDD
Q5 Q4
Q3
Q2
Q1
IO
Sursa de curent CMOS cu autopolarizare (1)
( )2TGSGS
O VV2K
RV
I −==
( ) 0V2KRVKRV1V
2KR 2
TGST2GS =++−
KR1KRV2
KR1VV T
T21GS+
±+=,
KR1KRV2
KR1VV T
TGS+
++=
( )TT2O KRV21KRV1KR1I +++=
Curentul de iesire
Rezolvand ecuatia pentru VGS rezulta:
Deci:
Sursa de curent CMOS cu autopolarizare (2)
IO
VDD
Q6 Q5
Q4 Q3
Q2 Q1
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++=
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++
SO
thO
T
SO
thO
T
I10IlnV
KI2V
IIlnV
K4I2V
( )[ ]2thO 10lnVK2I =
Curentul de iesire
Rezulta:
qkTVth = - tensiunea termica
Sursa de curent CMOS cu autopolarizare (3)
VDD
R2
R1 Q1
Q3 Q2
Q6 Q5 Q4
IO I IO
B A
11EB
O RV
I =
Pentru tranzistoare MOS identice, VA = VB, deci:
Curentul de iesire
SIMULARI pentru sursa de curent CMOS cu autopolarizare (3) Dependenta curentului de iesire de tensiunea de alimentare
SIMULARI pentru sursa de curent CMOS cu autopolarizare (3) Dependenta curentului de iesire de tensiunea de alimentare
SIM 3.10: ID2 (V1)
SIMULARI pentru sursa de curent CMOS cu autopolarizare (3) Dependenta curentului de iesire de temperatura
SIMULARI pentru sursa de curent CMOS cu autopolarizare (3) Dependenta curentului de iesire de temperatura
SIM 3.11: ID2 (t)
Sursa de curent CMOS cu autopolarizare (4)
Se poate demostra ca VA = VB, deci:
Curentul de iesire
VDD
R2 R1
Q7 Q1
Q3 Q2
Q6 Q5 Q4
IO
W/L n(W/L)
B A W/L n(W/L)
( )nlnRV
RVV
I1
th
1
7BE1BEO =
−=
Sursa de curent CMOS cu autopolarizare (5)
+ -
R1 R2
R3
VDD
Q3
Q6 Q5
Q9
VO
A Q2
Q4
IO W/L n(W/L)
W/L n(W/L)
W/L
N M
Q1 Q7 Q8
3GS2GS VV =
( )nlnVRR
RVVRV th
12
17EB1EB
2R2 =−
=( ) ⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡+=⇒ )T(VnlnV
RR
RI)T(I 8EBth
12
3O
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++=
OEB T
TlnCTBTA)T(V
Sursa de curent CMOS cu autopolarizare (5) – cont.
+ -
R1 R2
R3
VDD
Q3
Q6 Q5
Q9
VO
A Q2
Q4
IO W/L n(W/L)
W/L n(W/L)
W/L
N M
Q1 Q7 Q8
( ) ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+++=⇒
O12
3O T
TlnCTBTAnlnqkT
RR
RI)T(I
Conditia de corectie liniara a caracteristicii poate fi scrisa astfel:
( ) 0nlnqk
RRB12 =+
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
O3O T
TlnCTARI)T(I
Rezulta:
3.2. Surse de tensiune
3.2.1. Clasificare I. Surse de tensiune elementare - complexitate redusa - performante modeste II. Surse de tensiune cu reactie - rezistenta de iesire redusa - complexitate medie III. Surse de tensiune compensate cu temperatura - dependenta redusa de temperatura a tensiunii de iesire - complexitate ridicata
3.2. Surse de tensiune
3.2.2. Surse de tensiune cu reactie
D
R
C
A
EC iO iI
vO vI RL
Surse de tensiune cu stabilizare serie (schema bloc)
D = bloc de divizare C = bloc de comparare R = circuit de referinta A = amplificator EC = element de control
3.2.2. Surse de tensiune cu reactie
D
R
C
A
EC
iO iI
vO vI RL
D = bloc de divizare C = bloc de comparare R = circuit de referinta A = amplificator EC = element de control
Surse de tensiune cu stabilizare paralel (schema bloc)
BEZO VVv −=
iI
R
vO RL
Q iO
VZ D
vI
( ) Z1
2ZBEO V
RR1VVv >⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++=
vO vI
RL
D R1
R2
R
Exemple de surse de tensiune
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
2
1ZO R
R1Vv ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
1
2ZO R
R1Vv
R6 R2
R1 R4 R5 R3
vO
D
Q’ Q’’
R6 R2
R1 R4 R5
R3
vO
D
Q’ Q’’
( ) ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++=
2
1BEZO R
R1VVv '
vI
D
vO
RL
R2
R1 R3 R4
Q
vI
VR -
+ Q
RL
vO
R2
R1
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
+=
2
1RO
21
2OR
RR1VV
RRRVV
VR
VCC
-VCC
VO
Q2
Q1
R2
R1
+ -
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
+=
2
1RO
21
2OR
RR1VV
RRRVV
VR
VCC
Q2
Q1
Q3
R2 R3'
R1
R3'' = R3'
Q4
+ -
+ -
- VCC
VO+
VCC
-VCC - VCC
VO -
+−−+
+
+
−=⇒−=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
+=
OO3
O
3
O
2
1RO
21
2OR
VVRV
RV
RR1VV
RRRVV
'''
rV
rVVVI DBE2D1D
OL ≅−+
=
IO Q
D2 D1
r
R4
Protectia la suprasarcina (1)
rVI BE
OL =
IO Q r
R4
T1
VO
VCC
- VCC
-VCC
VR
Q2
AO2
R2
R1
AO1 Q1 +
- +
-
VCC
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
+=
2
1RO
21
2OR
RR1VV
RRRVV
Q2
Q3 R
VCC
Circuit de limitare a curentului
VO
I
IO
Q1
Protectia la suprasarcina (2)
RVI 3BE
OL =
+ - REF
circuitul BA 723
Sursa de tensiune pentru VO < VR
R31
1RO V
RRRVV <+
=scBE
Osc RV
I =
+ -
VO
VR
R3
REF
RL
RSC
R2
R1
Q3
Q2
Q1
VCC
scBE
Osc RV
I =R12
ROR21
1O V
RR1VVV
RRRV >⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=⇒=
+
+ -
VO
VR R3 REF
RL
RSC
R2 R1
Q3
Q2
Q1
VCC
Sursa de tensiune pentru VO > VR
3.2.3. Surse de tensiune compensate cu temperatura
Referinte de tensiune bandgap (banda interzisa)
A
Σ
DVth Vth
VBE
VREF=VBE+DVth
Vth
3.2.3. Surse de tensiune compensate cu temperatura
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
)()(ln)(TITIVTV
S
CthBE
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=
th
GOS V
ECTTI exp)( η⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡+=⇒ ηCT
TIqkTETV C
0GBE)(ln)(
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡+= η
O
OCOGOOBE
CTTI
qkTETV )(ln)(
αBTTIC =)(
⇒
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−+
−+=⇒
OO
GOOBEGOBE T
TlnqKT)(T
TE)T(VE)T(V ηα
0K/mV1,2T
E)T(VO
GOOBE <−≅−
Dependenta de temperatura a tensiunii VBE
)T(VDV)T(V BEthREF +=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++=
OBE T
TCTBTATV ln)(⇒
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+⎟
⎠
⎞⎜⎝
⎛++=
OREF T
TCTTqkDBATV ln)(⇒
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=⇒=+
OREF T
TCTATV0qkDB ln)(
Functionarea referintelor de tensiune
Referinta de tensiune (1)
+ -
I1
VREF
Q2 Q1
R3
R2 R1
I2
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
−=
1
2
33
1BE2BE1 I
IqRkT
RVV
I ln
2211 RIRI =
⇒
⇒ ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
2
1
31 R
RqRkTI ln
)()()( TVRTITV 2BE11REF +=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++=
OBE T
TCTBTATV ln)(⇒
⇒ ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++=
O2
1
3
1REF T
TCTTRR
RR
qkBATV lnln)(
V21ATTCTATV0
RR
RR
qkB
OREF
2
1
3
1 ,ln)(ln ≅≅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=⇒=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+
VREF
t
VO
Q3 Q2 Q1
Q5 Q4
Q8 Q7 Q6
R2
VDD
R1
B A
I
Referinta de tensiune (2)
( ) ( )4
4D
5
5DT4GST5GS4GS5GSBA K
I2KI2VVVVVVVV −=−−−=−=−
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=−
4
5
7D
6D
5
5D
4
5
5D
4D
5
5DBA LW
LWII1
KI2
KK
II1
KI2VV
)/()/(
BA7
6
5
4 VVLWLW
LWLW
=⇒=)/()/(
)/()/(
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡+=
7
6
1
2BEO LW
LWqkT
RRTVTV 3 )/(
)/(ln/)(/)(
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++=
0BE T
TCTBTATV ln/)(/ ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=⇒
0O T
TCTATV ln)(
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=−
7
6
4
55DBA LW
LWLWLW1
KI2VV
)/()/(
)/()/(
Pentru:
21
BEBEBE2BEO R
RTVTV
TVRTITVTV 2133
/)(//)(//)(/)(/)(/)(
−+=+=⇒
7D
6D
1
2BEO I
IqkT
RRTVTV
3ln/)(/)( +=
0LWLW
qk
RRB
7
6
1
2 =⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡+
)/()/(ln
SIMULARE pentru referinta de tensiune (2) Dependenta de temperatura a tensiunii de referinta
SIMULARE pentru referinta de tensiune (2) Dependenta de temperatura a tensiunii de referinta
SIM 3.13: VD5 (t)
+ -
VO
Q2 Q1
R5 R7
R6
R4
R3
R2 R1
A IC1 IC2
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=⇒
2
1th
2
1
4
5BE
7
6O R
RVRR1
RRTV
RR1TV
2ln)()(
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=⇒
07
6O T
TCTARR1TV ln)(
Referinta de tensiune (3)
1C
2C
4
th
4
1BE2BE1C I
IRV
RVVI ln=
−=
22C11C RIRI =
⇒
2
1
4
th1C R
RRVI ln=⇒
)()()( TVRIITV 2BE52C1CA ++=
76
7OA RR
RTVTV+
= )()(⇒
0BRR
qk
RR1
RR
2
1
2
1
4
5 =+⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+ ln
Senzori de temperatura
+ - VO
R3
Q2 Q1
R2
R5
R4
I1
R1
TctRRV
RRR1TV
1
2th
4
53O .ln)( =⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ ++=⇒
⇒==−=++ 1
2th
2C
1Cth2BE1BE
543
4O R
RVIIVVV
RRRRTV lnln)(
Exemplu (1)
VDD
VO
R2 R1
Q2 Q1
Q4 Q3
Q7 Q6 Q5
B A
TctLWLWV
RR
RVV
RTIRTIRV6
5th
1
2
1
BEBE24D27D2O
21 .)/()/(ln)()( =⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
−===
Exemplu (2)
Exemplu (3) – circuit de extragere a tensiunii de prag
I 1:1 I I
VC
VDD
VO
Q7 Q6 Q5
Q4
Q3 Q2 Q1
K
K K
4K
4K
K
K
( )00TTTTGSGSO TTaVVKI2V
K4I2V2VV2V 34 −+==⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+−⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=−=