中财网福州朱紫坊蹄膀:能隙式精密电压源MC1403
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能隙式精密电压源MC1403(图)
作者：佚名 文章来源：振峰电子技术网 文章录入：zhenfeng 更新时间：2009年11月21日 浏览： 194人次
参考电压源（又称基准电压源）是电子仪器仪表中的基本部件，是精密测量系统中一种基本单元。过去都采用温度补偿的齐纳二极管组成的参考电压源。目前都使用集成电路工艺制作的能隙式精密电压源MC1403。下面介绍一下MC1403工作原理与应用。
MC1403是美国摩托罗拉公司生产的一种新型的参考电压器件，它是利用一个负温度系数的基射结正向电压VBE与正温度系数的工作在不同电流密度下，两个晶体管基射结电压差△VBE相加而形成的零温度系数的参考电压源。图1是MC1403内部原理简图，晶体管T1和T2以及电阻R1和R2形成两个晶体管能隙电压Vgo，晶体管T2以及电阻R1和R2形成两个晶体管能隙电压Vgo。晶体管T2的射极面积比晶体管T1的射极面积大8倍。当T1、T2流过相同的射极电流时，T1的电流密度J1比T2的电流密度J2也就大8倍。其射基结电压差加在电阻R2上，所以流过T2的射极电流为Ie2，则Ie2=△VBE／R2=（1／R）（KT／q）Ln（J1／J2）。
由于T1和T2的射流相同，而且都流过电阻R1，所以在R1上的电压降等于两倍的Ie2再乘以R1，因而R1上的电压降VR1为：VR1=2×（R1／R2）×（KT／q）（LnJ1／J2）=2×（R1／R2△VBE）。
VR1具有正温度系数，T1的VBE为负温度系数，当VBE加上VR1等于能隙电压Vgo时，理论上讲可以得到零温度系数，即：Vgo=VBE+VR1=VBE+2（R1／R2）△VBE=VBE+2（R1／R2）×（KT／q）（LnJ1／J2）。
由图1可知，Vgo正好是T1基极对地的电压。输出电压VR为：
VR=（R4+R5）／R5×Vgo=（R4+R5）／R5[VBE+2×（R1／R2）△VBE]
所以只要调整电阻R4和R5的比值，就可以改变输出电压VR。
根据图1简化的原理图，制成的单片能隙式参考电压源MC1403电原理图如图2所示。晶体管T1、T2和电阻R1、R2产生能隙电压，电流镜T2、T4被T11自举，改善了电源电压变化对输出电压的影响。为了减小PNP横向晶体管T3、T4的hFE的影响（即hFE较小，会使晶体管T1、T2两管的电流失配），由T6来驱动T3、T4的基极。T1的集电极经过T5输出，T7、R9和T8构成电平位移，将输出电压加到T11的基极。T11和T12接成复合管作为整个电路的输出级，R5和T13用作限流保护，使得电路输出的最大负载电流为10mA。电容C作为电路的频率补偿。结型场效应管T1用作启动电路。
MC1403的主要特性如下：
输出电压2.475V～2.525V（2.5V±1％）
最小输入电压4.5V（4.5～15V）3mV
负载调整率（0～10mA）1OmV
图3是MC1403的最基本的应用电路，MC1403输出2.5V的电压，接上线绕电位器10kΩ以后，电位器的中心点可以输出0～2.5V的电压。
图4是MC1403与集成运算放大器一起构成输出电压的参考电压源。MC1403的输出端并接10kΩ的电位器RP，RP的中心点连接到运放的同相端。运放组成增益为4的同相放大器，调整电位器RP就可以获得0～10V的输出电压。
图5是MC1403串接应用一种方法，可以获得2.5V输出和稳定的5V输出电压。电容C用来稳定电路的工作，电阻R消除电容C在上面一个MC1403输出的负载影响。
本文地址：http://www.zhenfengdz.com/Article/Electron/28316.html
作者：佚名 文章来源：振峰电子技术网 文章录入：zhenfeng 更新时间：2009年11月21日 浏览： 194人次
参考电压源（又称基准电压源）是电子仪器仪表中的基本部件，是精密测量系统中一种基本单元。过去都采用温度补偿的齐纳二极管组成的参考电压源。目前都使用集成电路工艺制作的能隙式精密电压源MC1403。下面介绍一下MC1403工作原理与应用。
MC1403是美国摩托罗拉公司生产的一种新型的参考电压器件，它是利用一个负温度系数的基射结正向电压VBE与正温度系数的工作在不同电流密度下，两个晶体管基射结电压差△VBE相加而形成的零温度系数的参考电压源。图1是MC1403内部原理简图，晶体管T1和T2以及电阻R1和R2形成两个晶体管能隙电压Vgo，晶体管T2以及电阻R1和R2形成两个晶体管能隙电压Vgo。晶体管T2的射极面积比晶体管T1的射极面积大8倍。当T1、T2流过相同的射极电流时，T1的电流密度J1比T2的电流密度J2也就大8倍。其射基结电压差加在电阻R2上，所以流过T2的射极电流为Ie2，则Ie2=△VBE／R2=（1／R）（KT／q）Ln（J1／J2）。
由于T1和T2的射流相同，而且都流过电阻R1，所以在R1上的电压降等于两倍的Ie2再乘以R1，因而R1上的电压降VR1为：VR1=2×（R1／R2）×（KT／q）（LnJ1／J2）=2×（R1／R2△VBE）。
VR1具有正温度系数，T1的VBE为负温度系数，当VBE加上VR1等于能隙电压Vgo时，理论上讲可以得到零温度系数，即：Vgo=VBE+VR1=VBE+2（R1／R2）△VBE=VBE+2（R1／R2）×（KT／q）（LnJ1／J2）。
由图1可知，Vgo正好是T1基极对地的电压。输出电压VR为：
VR=（R4+R5）／R5×Vgo=（R4+R5）／R5[VBE+2×（R1／R2）△VBE]
所以只要调整电阻R4和R5的比值，就可以改变输出电压VR。
根据图1简化的原理图，制成的单片能隙式参考电压源MC1403电原理图如图2所示。晶体管T1、T2和电阻R1、R2产生能隙电压，电流镜T2、T4被T11自举，改善了电源电压变化对输出电压的影响。为了减小PNP横向晶体管T3、T4的hFE的影响（即hFE较小，会使晶体管T1、T2两管的电流失配），由T6来驱动T3、T4的基极。T1的集电极经过T5输出，T7、R9和T8构成电平位移，将输出电压加到T11的基极。T11和T12接成复合管作为整个电路的输出级，R5和T13用作限流保护，使得电路输出的最大负载电流为10mA。电容C作为电路的频率补偿。结型场效应管T1用作启动电路。
MC1403的主要特性如下：
输出电压2.475V～2.525V（2.5V±1％）
最小输入电压4.5V（4.5～15V）3mV
负载调整率（0～10mA）1OmV
图3是MC1403的最基本的应用电路，MC1403输出2.5V的电压，接上线绕电位器10kΩ以后，电位器的中心点可以输出0～2.5V的电压。
图4是MC1403与集成运算放大器一起构成输出电压的参考电压源。MC1403的输出端并接10kΩ的电位器RP，RP的中心点连接到运放的同相端。运放组成增益为4的同相放大器，调整电位器RP就可以获得0～10V的输出电压。
图5是MC1403串接应用一种方法，可以获得2.5V输出和稳定的5V输出电压。电容C用来稳定电路的工作，电阻R消除电容C在上面一个MC1403输出的负载影响。
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