Bandgap Referance 16 PKE
Bandgap Referance 16 PKE
Mam problem ze schematami jak poniżej.
Opieram się na 16 części kursu PKE.
Przede wszystkim nie rozumiem zasadniczej sprawy jak to że w lustrze prądowym z założenia płyną w obu gałęziach takie same prąd. Więc skąd I1>>Ic?
Poza tym nie rozumiem w którym elemencie występuje to korzystne zjawisko wzrostu napięcia ze wzrostem temperatury bo jest napisane że występuje w elementach półprzewodnikowych i jest zdaje się odwrotnie proporcjonalne do gęstości prądu, a jest mowa że to napięcie wzrasta na rezystorze więc nie wiem już sam czy chodzi o tranzystor czy o rezystor? a poza tym gęstość prądu wzrasta więc w jaki sposób to napięcie rośnie? Czy chodzi o to że napięcie zasilające Tranzystor TA (drugi schemat) się nie zmienia bo jednakowo wzrastają napięcia URC i URE przy wzroście prądu? Nie rozumiem jak się znoszą napięcia URC i malejące napięcie na złączu BE tranzystora wraz ze wzrostem temperatury.
Doszukałem się gdzieś w necie że są jakby dwie krzywe : jedna PTAT (napięcie malejące wraz ze wzrostem temp). A druga CTAT napięcie rosnące ze wzrostem temperatury) Nachylenie tych krzywych musi być jednakowe i wtedy się one znoszą ale jak to zastosować do tych układów to nie wiem?
Bardzo proszę o pomoc
Re: Bandgap Referance 16 PKE
To ja mam inne "zasadnicze" pytanie. Czy mógł byś w kilku zdaniach opisać jak TY "widzisz" działanie lustra prądowego?
Co decyduje (ustala) o prądzie kolektora?
Co decyduje (ustala) o prądzie kolektora?
Re: Bandgap Referance 16 PKE
Wydaje mi się że napięcia na obu bazach są jednakowe a skoro prąd I1 jest większy od Ic to R1 jest jest dużo mniejszy od sumy Rc plus Re ale w związku z tym że prąd I1 jest większy tranzystor T1 pobiera sobie większy prąd bazy ze wspólnego prądu obu baz. I teraz jak wzrasta temperatura to maleje napiecie BE obu tranzystorów ale wtedy wzrasta prąd baz czyli rośnie prąd Ic a przez to wzrasta napiecie Ure i wzrasta spadek napiecia na Urcale generalnie spadki wwzrastają jednakowo czyli napięcie na bazie Ta się nie zmienia . Co ważne trzeba tak dobrac rezystory Re i Rc zeby to jednakowe napiecie wzrastalo te 2mV na stopień C
Ale dalej nie wiem co ma do tego gęstość prądu i polprzewodniki
Napisz proszę Jony130 czy dobrze dedukuje
Ale dalej nie wiem co ma do tego gęstość prądu i polprzewodniki
Napisz proszę Jony130 czy dobrze dedukuje
Re: Bandgap Referance 16 PKE
Zacznijmy może od początku, czyli od "zmodyfikowanego" lustra prądowego.
Jak widać to lustro został zmodyfikowane poprzez dodanie rezystorze RE w emiterze T2. A T1 dalej pracuje w połączeniu diodowym.
I zadaniem tranzystora T1 jest zamiana prądu I1 (programującego) na napięcie Ube1.
I teraz napięcie Ube1 zastanie podzielone pomiędzy złączem baza-emiter T2 a rezystorem RE.
Wszystko zgodnie z II prawem Kirchhoffa.
Ube1 = Ube2 + URE
A skoro napięcie baza-emiter T2 jest mniejsze od Ube1 o spadek napięcia na rezystorze RE. To i prąd kolektora T2 musi być mniejszy.
I właśnie dlatego I1 > Ic jest prawdziwe dla tego układu.
Po prostu, prądy I1 i Ic mogą być równe tylko wtedy gdy Ube1 = Ube2 (pomijamy prądy baz tranzystorów ).
A tu, tak nie jest, bo Ube2 jest mniejsze od Ube1 o spadek napięcia na RE.
I teraz trochę trudniejsza sprawa.
Zgodnie z równaniem Shockley'a (jeden z ojców tranzystora) prąd kolektora "ustalany" jest przez napięcie Ube.
Ic = Is * exp (Ube / Ut)
gdzie
Is- to prąd nasycenia złącza (prąd skalujący) i to on sprawia że Ube ma ujemny współczynnik temperaturowy (CTAT)
Ut - Napięcie termiczne równe Ut = (K*T)/q gdzie k i q to stałe fizyczne a T to temperatura bezwzględna w Kelwinach.
W obliczeniach "ręcznych" zakładamy że Ut w temperaturze pokojowej wynosi ok 26mV.
I co dla nas istotne Ut ma dodatni współczynnik temperaturowy (PTAT).
Ale wracając do naszego lustra zauważamy ,że napięcie na rezystorze emiterowym równe jest różnicy pomiędzy Ube1 a Ube2.
URE = Ube1 - Ube2
I tak się "szczęśliwie" złożyło, że ta różnica która odkłada się na RE ma też dodatni współczynnik temperaturowy.
Można to udowadniać matematycznie przekształcając równanie Shockley'a mamy:
Ube1 = Ut * ln (I1/Is2)
Ube2 = Ut * ln (Ic/Is2)
I teraz dla dwóch jednakowych (identycznych ) tranzystorów (Is1 = Is2)
Ube1 = Ube2 = Ut * ln ( I1/Ic )
I Jak widać różnica Ube1 - Ube2 nie zależy od Is ( Is się skróciło zgodnie ze wzorem na różnice logarytmów )
A zależy od Ut i stosunku prądów. I właśnie dlatego różnica napięć która odkłada się na rezystorze RE ma dodatni współczynnik temperaturowy.
I teraz w tym twoim Bandgap'je dobierając odpowiedni stosunek RC/RE napięcie na RC (będzie RC/RE większe od URE ) też ma dodatni współczynnik temperaturowy (+2mV na stopień Celsiusza ).
Np. gdy Ube3 zmaleje o -2mV to w tym samym czasie URC wzrośnie o te +2mV.
A to skompensuje zmianę napięcie Vref = Vbe3 + URC
I chyba tyle informacji wstępnych powinno tobie wystarczyć.
https://wiki.analog.com/university/cour ... references
http://www.righto.com/2014/09/reverse-e ... -7805.html
Jak widać to lustro został zmodyfikowane poprzez dodanie rezystorze RE w emiterze T2. A T1 dalej pracuje w połączeniu diodowym.
I zadaniem tranzystora T1 jest zamiana prądu I1 (programującego) na napięcie Ube1.
I teraz napięcie Ube1 zastanie podzielone pomiędzy złączem baza-emiter T2 a rezystorem RE.
Wszystko zgodnie z II prawem Kirchhoffa.
Ube1 = Ube2 + URE
A skoro napięcie baza-emiter T2 jest mniejsze od Ube1 o spadek napięcia na rezystorze RE. To i prąd kolektora T2 musi być mniejszy.
I właśnie dlatego I1 > Ic jest prawdziwe dla tego układu.
Po prostu, prądy I1 i Ic mogą być równe tylko wtedy gdy Ube1 = Ube2 (pomijamy prądy baz tranzystorów ).
A tu, tak nie jest, bo Ube2 jest mniejsze od Ube1 o spadek napięcia na RE.
I teraz trochę trudniejsza sprawa.
Zgodnie z równaniem Shockley'a (jeden z ojców tranzystora) prąd kolektora "ustalany" jest przez napięcie Ube.
Ic = Is * exp (Ube / Ut)
gdzie
Is- to prąd nasycenia złącza (prąd skalujący) i to on sprawia że Ube ma ujemny współczynnik temperaturowy (CTAT)
Ut - Napięcie termiczne równe Ut = (K*T)/q gdzie k i q to stałe fizyczne a T to temperatura bezwzględna w Kelwinach.
W obliczeniach "ręcznych" zakładamy że Ut w temperaturze pokojowej wynosi ok 26mV.
I co dla nas istotne Ut ma dodatni współczynnik temperaturowy (PTAT).
Ale wracając do naszego lustra zauważamy ,że napięcie na rezystorze emiterowym równe jest różnicy pomiędzy Ube1 a Ube2.
URE = Ube1 - Ube2
I tak się "szczęśliwie" złożyło, że ta różnica która odkłada się na RE ma też dodatni współczynnik temperaturowy.
Można to udowadniać matematycznie przekształcając równanie Shockley'a mamy:
Ube1 = Ut * ln (I1/Is2)
Ube2 = Ut * ln (Ic/Is2)
I teraz dla dwóch jednakowych (identycznych ) tranzystorów (Is1 = Is2)
Ube1 = Ube2 = Ut * ln ( I1/Ic )
I Jak widać różnica Ube1 - Ube2 nie zależy od Is ( Is się skróciło zgodnie ze wzorem na różnice logarytmów )
A zależy od Ut i stosunku prądów. I właśnie dlatego różnica napięć która odkłada się na rezystorze RE ma dodatni współczynnik temperaturowy.
I teraz w tym twoim Bandgap'je dobierając odpowiedni stosunek RC/RE napięcie na RC (będzie RC/RE większe od URE ) też ma dodatni współczynnik temperaturowy (+2mV na stopień Celsiusza ).
Np. gdy Ube3 zmaleje o -2mV to w tym samym czasie URC wzrośnie o te +2mV.
A to skompensuje zmianę napięcie Vref = Vbe3 + URC
I chyba tyle informacji wstępnych powinno tobie wystarczyć.
https://wiki.analog.com/university/cour ... references
http://www.righto.com/2014/09/reverse-e ... -7805.html
- Załączniki
-
- 12131.PNG (18.57 KiB) Przejrzano 881 razy