напряжения на переходах база - эмиттер А^бэ зтих двух транзисторов выделяется на.резисторе R3. Если оба транзистора (Ti и Гг) имеют большой коэффициент усиления передачи тока, то. падение напряжения на резисторе R2 также будет пропорционально iU.

Усилительный каскадуна [транзисторе Т, стабилизирует выходное напряжение на уровне Uj~\-Uj. Напряжение, падающее на переходе база-эмиттер транзистора Гз, имеет отрицательный температурный коэффициент (ТКН), а у составляющей iJJg, падающей на резисторе R2, ТКН положительный. Если сумма этих,двух напряжений равна ширине запрещенной зоны, то выходное напряжение будет температурно скомпенсировано.

Условие температурной компенсации можно вывести, взяв за основу выражение зависимости напряжения перехода база - эмиттер транзистора, от температуры, а именно:

fE3 = fso (1 - TfT,) + {TIT,) -JnkTlq) In (Г/Г„) + + (&Г/9)1п(у/д, (18.1)

где f/so - экстраполированное к температуре абсолютного нуля значение ширины запрещенной зоны полупроводникового материала; q - заряд электрона; п - постоянная, определяемая процессами производства транзистора (для п-р-п транзисторов с двойной диффузией п=1,5); ft -постоянная БоЛьцмана; Г - абсолютная температура; Го - ее начальное (номинальное) значение; /к - ток коллектора; /ко - ток коллектора при Т=То; 1/бэо-напряжение перехода база - эмиттер при Го и /ко.

Разность напряжений на переходах база - эмиттер двух транзисторов выражается через плотности протекающих в них токов следующим образом:

W=ikTfq)ln{JJJ,), (18.2)

где / - плотность тока.

Последние два члена в уравнении (18.1) малы, и их можно сделать еще меньше, если /к будет изменяться пропорционально абсолютной температуре. Во всяком случае, их можно не учитывать, поскольку порядок их величины тот же, что и ошибок, вызываемых теоретиче-

ски непредсказуемым поведением транзисторов, которые дружны определяться опытным путем.

Если опорное напряжение складывается из U и напряжения, пропорционального Af/gg выходное напряжение получается добавлением к (18.2) упрощенного выражения (18.1):

U=Uso (1 -Т1Т,)-и^{Т1Т,) +{kTlq)ln{JJJ,), (18.3)

Дифференцируя это выражение по температуре, получаем:

dUJdT = - UJT, + {k/q) In (/, ,). (18.4)

Для получения нулевого температурного дрейфа эта производная должна быть равна 0:

U,o = Uso + mq)ln{Jja (18.5)

Первый член правой части этого уравненияесть начальное значение f/gg, тогда ?как второе слагаемое пропорционально разности напряжений переходов база - эмиттер транзисторов. Если сумма этих двух членов равна щирине запрещенной зоны полупроводникового материала, то опорное напряжение будет температурно скомпенсировано.

На рис. 18.2 показана полная схема ИМС LM113. Транзисторы Т, и здесь обеспечивают получение раз-

3,9 п

гор

135Н

<

/й

Рис. 18.2. Полная схема ИМС ЬМПЗ. 254

HoctHoro члена At/gg, a -напряжения U.. Остальные

транзисторы схемы используются для уменьшения динамического сопротивления и улучшения стабилизации опорного напряжения при изменении тока нагрузки. Транзистор Гз совместно с токовым инвертором (Г5 и Гб) образуют для транзистора Г4 нагрузку в виде источника тока, что обеспечивает требуемое усиление. Транзисторы Т-1 и Гд представляют собой буферный выходной каскад с очень низким выходным сопротивлением. Тран-

гго

~S5-3S-I5 5 25 45 65 S5 WSIZS Температура, С , х

Рис. 18.3. График температурных изменений выходного напряжения ИМС LM113.

Рис. 18.4. Графики зависимо-стн изменений выходного напряжения ИМС LM113 от значения рабочего тока.

зистор Гв задает минимальный рабочий ток транзистора Т7 и отводит от Гд ТОКИ утечки. Конденсаторы Ci и Сг и резисторы /э и /?io корректируют частотную характеристику стабилизатора.

Наиболее важными особенностями такого эквивалента стабилизирующего диода являются его хорошая температурная стабильность и малое динамическое сопротивление. На рис. 18.3 показана типовая температурная зависимость выходного напряжения данной схемы. При изменении температуры от -55 до --125°С опорное напряжение изменяется не более чем на 0,5%, а его ТКН не зависит от значения рабочего тока.

На рис. 18.4 приведен график зависимости выходного напряжения от рабочего тока. При изменении тока от 0,5 до 20 мА напряжение на выходе изменяется всего на 6 мВ, причем значительная часть этих изменений вы-