【正文】 電阻與MOS器件串聯(lián)組成的基準電壓源 電阻與雙極型器件串聯(lián)組成的基準電壓源，通過題意計算得出： () ()齊納二極管優(yōu)化工作在反偏擊穿區(qū)域，因為它的擊穿電壓相對比較穩(wěn)定，因此，可以通 由齊納二極管構成的電壓型基準源過一定的反向電流來驅(qū)動產(chǎn)生穩(wěn)定的基準源。齊納基準源的最大好處是可以得到很寬的電壓范圍，2V到200V。因此這種基準的電壓源必須要提供恒定的電流才能保證其穩(wěn)定的工作。但是缺點也非常的突出，如：靜態(tài)電流較大（1到10mA），它適合于對功耗要求不是很嚴格的應用電路：其次精度低，電流只能流入，而且壓差大，噪聲大，輸出基準電壓對電流和溫度的依賴性較大。我們由圖可以得到： （）因此， （）根據(jù)題意得基準電壓的輸出公式： （）其中， （）式中，I是代表發(fā)射極電流，A是有效的發(fā)射結面積，J是發(fā)射極電流密度，由上面的兩個式子可以推導出： （）由上式可知：利用等效熱電壓的Vt正溫度系數(shù)可以和Vbe的負溫度系數(shù)相互補償，使得輸出的基準電壓溫度系數(shù)接近為0。n為常數(shù)，它的值與晶體管的制作工藝有關，對于集成電路的雙極型擴散晶體管，n=；為參考溫度。將式（）代入式（）中，并令其，可得： （） 實際上， 于是， （）通過以上分析，這說明了在選定的參考溫度下，只要適當?shù)脑O計即可使得在該溫度下基準電壓的溫度系數(shù)接近為0。假設兩個管子的幾何尺寸相同，晶體管的放大系數(shù)也較大，則 ，由圖可知， （）因此，把代入式（）得 （）在工藝上，Vbe的值和電阻的值容易控制，因此在此類電源的輸出基準電壓可以調(diào)得較準。 （）對于（）式，我們可以得到，對其控制相對容易些，而且控制精度也較高，所以只需要一個精確的修正電阻值（用離子注入電阻改變注入量，或者用金屬膜電阻，并且采用激光修正阻值的工藝）即可精確控制基準電壓的值。 VBE的溫度特性 NPN型的雙極型管子，基極與射極的電壓可以表示為： （）在這個式中，是熱電壓，即，K是波爾茲曼常數(shù)，q為電子的電荷，Ic是集電極電流，Is是晶體管的飽和電流，其與器件的內(nèi)部結構有關，它的表達式為： （）A為基極與射極的結面積，是硅的本證載流子濃度，是基區(qū)的電子擴散常數(shù)的平均有效值， 是單位面積基區(qū)的總摻雜濃度。由文獻可知， （）式中的=，是溫度為0K時的硅的外推能隙電壓；n為常數(shù)，它的值與晶體管的制作工藝有關，對于集成電路中的雙型擴散管，n=，To為參考溫度。盡管在熱電壓的基準電路中，溫度靈敏度已經(jīng)被顯著的減少了，但是它的溫度系數(shù)在很多的應用場合還顯得不是足夠的低。分別以和熱電壓為基準的偏置電壓源，它們會有相反的。如果選擇了某種適當?shù)膹秃戏绞?，那么久可以使得輸出溫度系?shù)為0。然而，在實際的應用時，經(jīng)常要低的溫度系數(shù)的電壓偏置或者基準電壓源。溫度系數(shù)被用來在基準電壓中可以補償產(chǎn)生輸出電流的電阻的溫度系數(shù)。如下圖設想的帶隙基準源電路： 帶隙基準源基本原理圖它的輸出電壓為加上M（常數(shù)）倍的熱電壓。通?；鶚O電流忽略不計，那么有 （）其中，飽和電流與器件的結構有關，并且滿足公式 （） 其中，是硅的內(nèi)部少數(shù)載流子濃度，是基極每單位面積的摻雜濃度，是基極平均電子遷移率，A是發(fā)射極的面積，T代表溫度。利用愛因斯坦公式可得， （）可以將用和描述的表達式。這里的C和D都是和溫度無關的參數(shù)，它們的精確度對于分析設計并不是多重要。綜合以上式子，可以得到： （）其中的E是另外一個和溫度無關的參數(shù)，并且有 （）因此，在實際的帶隙基準源電路中，電流I并不是常量，而是隨著溫度的變化而變化。結合上面的式子,可以得到， （）由上述的帶隙基本原理圖可知， （）將式（）代入（）得， （）由上式可知，給出了輸出電壓隨著溫度變化的電路參數(shù)G，M和器件的參數(shù)E，的函數(shù)關系式。對于（）式，可以求導得， （）其中，是當輸出的溫度系數(shù)為0時的溫度，是熱電壓在時刻的值。在原則上，這些參數(shù)值都可以由式子（）直接計算得到。由式子（）可以得到，在溫度系數(shù)為0的溫度（）下輸出電壓為， （）例如，在27下，假設=，=1，則輸出電壓為， （）因為硅的帶隙電壓= , 所以有， （）所以，零溫度系數(shù)時的輸出電壓和硅的帶隙電壓接近。當時，上式的對數(shù)項內(nèi)的自變量大于1，因此此時對應的曲線的斜率為正。當溫度在附近時，會有 （）所以可以得到 （） 如上的式（）和（）所示，輸出的溫度系數(shù)當在時為0。因為基極—發(fā)射極的電壓的溫度系數(shù)并不是常數(shù)，所以增益M可以通過在某一溫度下使得輸出的溫度系數(shù)為0而得到。因此，這種用帶隙基準源電路來補償這種非線性被稱作為曲率補償。例如，如果，且這個鏡像電流源被用于了一個與3~10V的電壓范圍內(nèi)的電壓源，這個電壓源有函數(shù)的運算放大器，則偏置電流就會超出范圍的1/4，而電壓源的功耗會超出1/13。描述的輸出電流隨著電源電壓變化最有效的參數(shù)就是S（敏感度）。則 （）式子（）中。，輸出電流由下式?jīng)Q定， （）詳細計算過程的見后面文章有關于鏡像電流源的計算，這里不再細述。例如，如果=1mA，且=，由式（）得 （）這樣，電源電壓每變化10%%。隨后分析了的溫度特性，最后分析了對溫度和電源不敏感的偏置。在工藝上，的值和電阻的比值相對容易控制，因此這類電源的輸出基準電壓可以調(diào)得較準。因為它們的控制相對容易，所以只需要精確的修正一個電阻值（用離子注入電阻改變注入劑量，或者用金屬膜電阻采用激光修正阻值的工藝）即可以精確控制基準電壓。3. 高精度可調(diào)式精密穩(wěn)壓集成電路TL431的工作原理與運用 TL431是美國的德州儀器公司開發(fā)的一個具有良好的熱穩(wěn)定性的三端可調(diào)精密穩(wěn)壓基準集成電路，它的全稱為可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器或者又叫三端取樣集成電路。隨著電子技術的不斷發(fā)展，電源技術在不斷的完善和提高。與其它的器件可以巧妙連接，構成功能強大的實用電路。TL431是由若干個電阻、雙極型晶體管、電容和二極管組成的。如下圖是TL431的電路符號，它的三個引出端分別為陽極、陰極、參考極。TL431在功能上相當于一只低溫漂可變的穩(wěn)壓二極管。利用這一特性，可在數(shù)字電壓表，穩(wěn)壓電源、電源保護、運算放大等電路中設計出更多獨特的電路。 TL431的具體工作原理TL431有三個引出的腳，分別稱為陰極（Catho