老兵精講：高精度小微穩(wěn)壓

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1、高精度小微穩(wěn)壓(幾十～幾百mV)

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下圖復(fù)合三極管的輸出電壓U是下管E結(jié)導(dǎo)通壓降減去C結(jié)壓降與上管E結(jié)壓降的并聯(lián)值，U=Vbea-(Vbca//Vbeb)，當(dāng)Isc<

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2、溫度電壓當(dāng)量的補償

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按照以下參數(shù)計算的輸出電壓U=VtLn(Isb/Isa)=VtLn[(1e-6)/(1e-20)]=833.9mV。但是仿真輸出電壓是816.3mV如左圖。計算Ib產(chǎn)生的誤差ΔV=VtLn(1+1/50)=0.5mV很小可忽略。誤差是如何產(chǎn)生的？Qb的C極懸空，在27℃時C結(jié)溫度電壓當(dāng)量Vt=26mV 疊加E結(jié)的壓降，輸出電壓就相應(yīng)減少，如果補償一個26mV的電壓抵消Vt，輸出電壓U與計算值就一致如右圖。

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3、如果不加補償電壓，Qb的C極短接到B或E極將Vt電壓短路消除其影響如右圖。

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4、上述電路上管使用PNP管也可以如下圖。

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這里說一說實際電路PN結(jié)的正向?qū)▔航担ツ瓿跷野l(fā)過一帖，隨機用兩個二極管仿真正向?qū)▔航凳?.4～0.9V，既然是隨機，就不能作為實際二極管的導(dǎo)通壓降范圍的依據(jù)。那么是多少呢？應(yīng)該按照Vd=VtLn(Id/Is)計算，要強調(diào)的是此公式的使用是有默認條件的。如果超出條件，Vd可能是幾十mV或者幾V。

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5、兩個二極管行不行？

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由于兩個二極管導(dǎo)通電流分兩路，雖然可以調(diào)節(jié)在某一溫度附近電流一樣，但是當(dāng)溫度變化大時，電流改變不一致，穩(wěn)壓精度稍差，而且兩個管的Is參數(shù)選擇也受限制。下圖是溫度差70℃的比對。電路加以改進可以輸入雙向信號，限幅輸出。三極管要實現(xiàn)雙向限壓較復(fù)雜。

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6、仿真結(jié)果供參考：

穩(wěn)壓特性

電路有個“最佳工作點” Vopt，在其右側(cè)（Vin > Vopt) 是穩(wěn)壓區(qū)。

電路輸出電壓與溫度有關(guān)，溫度越高穩(wěn)壓輸出電壓越大。

電路輸出電壓與溫度呈線性關(guān)系。因此這個電路是個優(yōu)良的溫度傳感器。

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由于輸出穩(wěn)壓與Is成指數(shù)關(guān)系，而上下管的Is不一樣，當(dāng)溫度大時，Is增加過大的就接近Id，就不呈指數(shù)關(guān)系，造成誤差，這個可以推導(dǎo)計算。避免的辦法是，兩個Is盡量小，就是你所說的最佳工作點。

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如果選擇上下管的Is一樣，精度最好。要注意的是，Is要<

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網(wǎng)友問答：

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問：用內(nèi)建電場電位差Vo=VtLn(NaND/n i 2)計算PN結(jié)的正向?qū)妷?，其中NaND摻雜濃度制作工藝數(shù)據(jù)難以得到，這是理論研究用的。不如用PN結(jié)伏安特性表達式移項得到導(dǎo)通壓降Vd=VtLn(Id/Is)，其中反向飽和電流Is參數(shù)容易找到。

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答：當(dāng)兩管的Is參數(shù)接近或一樣，穩(wěn)壓輸出就是幾十mV，由于它們的變化一致，所以精度最高。如果您能夠?qū)嵨镌囼灒蔷驮俸貌贿^。我只會仿真。

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問：我是實物測試的。我的意思是，Vbe才650mV，還要減去一個Vbe，怎么還能得到833mV？哪怕200mV都得不到。我只量到20多mV，并且隨輸入電壓（即輸入電流）變化而變化，溫度變化也非常大。

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答：非常難得，您用實物實驗，謝謝分享！

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按照Vbe=650mV估計，你選擇的三極管Is參數(shù)應(yīng)該是1e-13A左右，就不知道上邊那個三極管的Is是多少？如果用同樣型號，輸出在二十幾mV就對了。如果選擇Is=1e-10A三極管，輸出應(yīng)該是150mV左右，電源用幾V，輸入電阻用1K。

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