Odniesienie do przerwy wzbronionej Brokawa

Odniesienie pasma wzbronionego Brokawa to obwód odniesienia napięcia szeroko stosowany w układach scalonych , z napięciem wyjściowym około 1,25 V z niską zależnością temperaturową. Ten konkretny obwód jest jednym z typów odniesienia napięcia pasma zabronionego , nazwany na cześć Paula Brokawa , autora jego pierwszej publikacji.

Teoretyczny obwód pasma wzbronionego Brokawa

Podobnie jak wszystkie niezależne od temperatury odniesienia pasma wzbronionego, obwód utrzymuje wewnętrzne źródło napięcia, które ma dodatni współczynnik temperaturowy i inne wewnętrzne źródło napięcia, które ma ujemny współczynnik temperaturowy. Sumując oba razem, zależność od temperatury można anulować. Dodatkowo, jedno z dwóch wewnętrznych źródeł może służyć jako czujnik temperatury .

W odniesieniu do pasma wzbronionego Brokawa obwód wykorzystuje ujemne sprzężenie zwrotne (za pomocą wzmacniacza operacyjnego ) do wymuszenia stałego prądu przez dwa tranzystory bipolarne o różnych obszarach emitera. Według tranzystora Ebersa-Molla ,

Tranzystor o większej powierzchni emitera wymaga mniejszego napięcia baza-emiter dla tego samego prądu.
Różnica między dwoma napięciami baza-emiter ma dodatni współczynnik temperaturowy (tj. rośnie wraz z temperaturą) .
Napięcie baza-emiter dla każdego tranzystora ma ujemny współczynnik temperaturowy (tzn. maleje wraz z temperaturą).

Wyjście obwodu jest sumą jednego z napięć baza-emiter z wielokrotnością różnic napięć baza-emiter. Przy odpowiednim doborze komponentów dwa przeciwne współczynniki temperaturowe dokładnie się znoszą, a moc wyjściowa nie będzie zależna od temperatury.

W pokazanym przykładowym obwodzie wzmacniacz operacyjny zapewnia, że jego wejścia odwracające i nieodwracające są pod tym samym napięciem. Oznacza to, że prądy w każdym rezystorze kolektora są identyczne, więc prądy kolektora Q1 i Q2 są również identyczne. Jeśli Q2 ma obszar emitera N razy większy niż Q1, jego napięcie baza-emiter będzie niższe niż Q1 o wielkość kT/q*ln(N). To napięcie jest generowane na rezystorze R2, a więc definiuje prąd I w każdej nodze jako kT/q*ln(N)/R2. Napięcie wyjściowe (na wyjściu wzmacniacza operacyjnego) wynosi zatem VBE(Q1) + 2*I*R1 lub VBE(Q1)+2*kT/q*ln(N)*R1/R2.

Pierwszy człon (VBE) ma ujemny współczynnik temperaturowy; drugi człon ma dodatni współczynnik temperaturowy (z T ). Poprzez odpowiedni dobór N, R1 i R2, te współczynniki temperaturowe mogą zostać zniesione, dając napięcie wyjściowe, które jest prawie niezależne od temperatury. Można wykazać, że wielkość tego napięcia wyjściowego jest w przybliżeniu równa napięciu przerwy wzbronionej (EG0) krzemu ekstrapolowanemu do 0 K.

Zobacz też

LM317

Linki zewnętrzne

Oryginalny artykuł IEEE (pdf) — To jest artykuł z 1974 roku opisujący obwód.
Odniesienie napięcia tranzystora i co ma z tym wspólnego pasmo wzbronione — w tym filmie z 1989 roku Paul Brokaw wyjaśnia jego odniesienie do napięcia pasma wzbronionego.
Jak wykonać odniesienie napięcia pasma zabronionego w jednej prostej lekcji A. Paula Brokawa z IDT
ELEN 689-602: Wprowadzenie do generatorów pasma wzbronionego — zawiera szczegółowy opis i analizę odniesienia pasma wzbronionego Brokawa.
The Design of Band-Gap Reference Circuits: Trials and Tribulations — Robert Pease, National Semiconductor (w „The Best of Bob Pease”, strona 286, pokazuje komórkę Brokawa na rysunku 3)
ECE 327: Przykład odniesienia napięcia pasma wzbronionego LM317 — Krótkie wyjaśnienie niezależnego od temperatury obwodu odniesienia pasma wzbronionego w LM317. Obwód jest prawie identyczny, ale dokument omawia, w jaki sposób obwód pozwala różnym prądom płynącym przez dopasowane tranzystory (zamiast pojedynczego prądu płynącego przez różne tranzystory) ustawić te same napięcia przy przeciwnych współczynnikach temperaturowych.