ШПОРЫ_1 / 26. ЛЭ ЭСЛ с термостабилизацией выходных и опорных напряжений

§28 ЛЭ ЭСЛ с термостабилизацией выходных и опорных напряжений.

Недостатком элементов ЭСЛ 500-й серии является зависимость их параметров от изменений температуры, питающих напряжений и незначительный запас помехоустойчивости. Первые два недостатка в значительной степени устранены в ЛЭ ЭСЛ 1500-й серии, базовый элемент которой показан на рис. 27.1.

Данная схема отличается от схемы базового элемента 500-й серии конструкцией ТП и ИОН. Генератор тока ТП выполнен на транзисторе VT4 и резисторе R5, а ИОН -- на транзисторах VT7?VT12 и R7?R12. Типовые значения уровней напряжения 0 и 1 равны соответственно -1,7 и -0,9.

Между коллекторами ТП включена термостабилизирующая цепочка, состоящая из диодов VD1, VD2 и резистора R4. Усложнение схемы ТП и ИОН предпринято с целью поддержания неизменными выходных уровней напряжения и помехозащищенности элемента.

Изменение уровней базового элемента 500-й серии связано с изменениями падений напряжений на эмиттерных переходах при изменении температуры. Выходные уровни изменяются также при изменении напряжения основного источника питания Е_п1, так как при этом изменяется ток I₀ ТП.

Термостабилизация выходных уровней в базовом элементе 1500-й серии осуществляется с помощью термостабилизирующей цепочки: VD1, VD2, R4 за счет добавочного тока, вырабатываемого генератором ТП при увеличении температуры. Необходимым условием при этом является поддержание неизменным в диапазоне рабочих температур опорных напряжений U_оп1 U_оп2. Происходящий при этом процесс термостабилизации выходных уровней напряжений заключается в следующем.

При увеличении температуры уменьшаются напряжения эмиттерных переходов всех транзисторов, в том числе и U_{БЭ VT4}. Так как U_R5=E_п1-U_оп2-U_{БЭ VT4}, то при E_п1-U_оп2=const уменьшение U_{БЭ VT4} приводит к увеличению напряжения U_R5, а значит к увеличению тока I₀ на величину I₀. Добавочный ток I₀ в коллекторном узле разделяется на две равные части. Например, при открытом транзисторе VT3 основной ток I₀ и половина добавочного протекают через резистор R6. Вторая половина добавочного тока протекает через резисторы R3, R4, VD1. На резисторе R6 создается падение напряжения

U_R6=(I₀+0.5 I₀) R6=U₀+0.5I₀ R6

где U₀ -- падение напряжения на R6, создаваемое основным током. Добавочный ток минимален при самой низкой рабочей температуре и увеличивается с ее повышением. Так как

U_вых2= -U_R6 -U_{бэ vt6} = -U₀ - 0.5I₀ R6 -U_{бэ vt6}

то уменьшение напряжения на эмиттерном переходе U_{БЭ VT6} при повышении температуры компенсируется одновременным увеличением напряжения на резисторе R6, благодаря чему напряжение U_вых2 остается неизменным и равным U⁰= -1,7 В.

При этом

U_вых1= -U_R3 -U_{бэ vt5} = -(I_{б vt5} + 0.5I₀ )R6 -U_{бэ vt5}

также остается постоянным в пределах рабочих температур и равным U¹= -0,9 В.

Аналогичные процессы будут происходить при закрытом транзисторе VT3 и открытых VT1 и VT2 или одного из них.

При этом половина добавочного тока будет протекать через резистор R3, а другая половина -- через цепочку R6, VD2, R4, в результате чего сформируются напряжения

U_вых1= -(I₀ + 0.5I₀ )R3 -U_{бэ vt5}= U⁰= -1,7В

U_вых2= -( I_{б vt6} - 0.5I₀ ) R6 -U_{бэ vt6}= U¹= -0,95В

Постоянство опорных напряжений в диапазоне рабочих температур при неизменном значении напряжения основного источника питания Е_п1 обеспечивается схемой ИОН, выполненного на основе токового отражателя (токового зеркала), включающего элементы VT9, VT11, R7, R8, R10, R11. Конструктивно площадь эмиттерного перехода VT11 значительно больше площади эмиттерного перехода VT9, поэтому ток I₂ примерно во столько же раз больше I₁. Сопротивление резисторов R9?R12 выбраны таким образом, чтобы сформировать напряжение U_оп1= -1,32; U_оп2= -3,2.

При увеличении температуры напряжение U_{БЭ VT9} уменьшается, а ток I₁ увеличивается, вызывая увеличение тока I₂. Увеличившийся ток I₂ приводит к росту напряжения на резисторе R9, которое компенсирует уменьшение U_{БЭ VT7}, благодаря чему U_оп1= -U_R9-U_{БЭ VT7}=const.

Опорное напряжение U_оп2 снимается с эмиттера VT8. Так как базы VT8 и VT10 соединены, то потенциалы эмиттеров этих транзисторов оказываются одинаковыми

U_{э vt10} = -E_п1+U_{бэ vt12}+U_R10

Если R10=R9, то температурные изменения U_{БЭ VT12} будут полностью скомпенсированы температурными изменениями напряжения U_R10, создаваемого током I₂.