Потреба в компенсації температури поточного дзеркала


10

В даний час я дізнаюся про поточні конфігурації дзеркал. Я зробив два з них поки що. Обидва вони працювали за бажанням, але при нагріванні або охолодженні струм через праву сторону (сторону, з якої береться вихід) зменшувався або значно збільшувався при невеликих перепадах температур.

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

для обох контурів був низьким або був короткий до + 10V. В обох контурах було встановлено відображення струму 500 мкА. Усі транзистори підходили вручну (всі вони дуже близькі один до одного, що стосується бета-версії).Rload

Rload1Rload2

ReRload2

Обидва контури вдосконалюються, оскільки виродження випромінювачів додається до Q1 / Q2 або Q3 / Q4. В обох прикладах струм через Q1 або Q3 був приблизно постійним у всі часи, але струм через Q2 або Q5 навіть не був близьким до цього.

  • У мене є спосіб компенсувати будь-яку схему, показану тут, через різну температуру? Я думав, що Q5 збирається виправити похибку зміни температури в струмі, але, очевидно, це не так.

1
Узгодження Vbe проти T важливо не тільки для бета-версії, що є перевагою для V-інтерфейсу V-інтерфейсу. Чи можете ви зробити їх термічно з'єднаними, але ізольовані від навколишнього середовища?
Тоні Стюарт Сунніскігуй EE75

Я думаю, що ви пропускаєте суть. Не сподівайтеся, що зможете стабілізувати його, якщо нагрівати транзистори по-різному. Вся математика падає на п’яних та блювотних позивів. Ви очікуєте занадто багато.
Енді ака

@ TonyStewart.EEsince'75 Я розумію, що інші параметри, такі як Vbe, beta, Early Voltage тощо, мають значення, але бета - лише параметр, який легко виміряти мій мультиметр. Ви вважаєте, що дзеркало з термічним з'єднанням покращило б стабільність температури?
Кено

1
так, звичайно .. але ви можете перевірити це за допомогою одночасних та диференціальних змін температури
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

1
Ваша проблема здебільшого різницевої температури, але для невеликих різниць не забувайте про те, що струм через встановлений резистор залежить від температури через падіння Vbe від живлення. Якби це була менша напруга, залежність була б більш значною.
Spehro Pefhany

Відповіді:


12

Три основні етапи є

a) Використовуйте стільки, що вироджуєте випромінювачі, скільки ви можете
b) Зрівняйте температури Q1 і Q2
c) Зрівняйтеся з розсіюванням Q1 і Q2

Для (b) принаймні склеюйте Q1 та Q2 разом. Набагато краще використовувати монолітний транзисторний масив типу CA3046, який містить 5 транзисторів, зроблених на одній підкладці. Для дійсно хардкорної термічно підібраної пари, пара LM394 'SuperMatch' використовує тисячі транзисторних штампів, з'єднаних як шахова дошка.

Q5 не тільки збільшує вихідний опір, але і контролює розсіювання в Q4. Грайте з серійними краплями на базу Q5 або випромінювач, щоб вирівняти матч дисипації Q3 / 4.

Трохи складніше рішення з меншою пропускною здатністю, але значно більшою точністю - це усунути Q1 і використовувати підсилювач для керування Q2 для вирівнювання перепадів напруги на Re1 / 2. Заміна Q2 FET виключає будь-який внесок у зміну бета-версії до точності виводу. Тоді потрібно потурбуватися лише про те, щоб підсилювач Vos дрейфував з температурою, а також tempco або Re1 / 2 резистори.


Розсіювання матчу? Розсіювання потужності? Струм повинен здебільшого дорівнювати як Q1, так і Q2, але те, що відбувається з напругою Vce через Q2, в основному залежить від опору навантаження, який застосовується. Якщо це ви мали на увазі, інакше я вважаю вашу дуже корисною.
Кено

1
@ Кено Існують значні відмінності у ВКЕ для двох BJT у схемі Рисунок А. Це може призвести до дуже різного нагріву в двох дзеркальних BJT. Рисунок B, оскільки є один VBE для VCE Q4 та два VBE для VCE Q3, слід нагрівати один в інший, але це краще (принаймні, деяке пом’якшення відмінностей) через доданий ефект, що компенсує розташування Q5 .
jonk

5

Якщо ви хочете тримати обидва транзистора при однаковій температурі, вони повинні мати однакове розсіювання (тобто однаковий струм і однакову напругу). Це також згладжує деякі інші джерела помилок (наприклад, раннє напруга). Ваша друга схема точно не досягає цього, оскільки Vce одного транзистора вище, ніж іншого. Ось і ми:

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

Це повноцінне дзеркало Вілсона, а роль Q3 полягає в тому, щоб скинути один Vbe, щоб рівний Vce Q1 / Q2 був рівним.

Дешевим джерелом подвійних БЖТ є ДММТ3904 та інші подвійні транзистори. Вони не є монолітними, тому відповідність та відстеження температури не так добре, як вигадливі, але вони дешеві.

Якщо ви хочете максимальної точності, вам доведеться використовувати оппам з низьким рівнем компенсації.


1
Я написав про це Кено, але ще не згадав деталі, які ви додали щодо додаткового BJT у повному Wilson. Гарне доповнення. +1 Він вивчає ці ідеї на табло та по-різному нагріває речі, щоб побачити, що відбувається. (Я дуже вражений його ретельним тестуванням, щоб побачити поведінку, яку йому потрібно потім зрозуміти краще.) Жодна з цих схем, ваша чи Нілла, не обговорюють методи бета-компенсації. (Резистори випромінювання - це близько ISAT / VBE плюс компенсація за темп, а не бета.) Оскільки він робить дискретні речі, потрібно пройти 50 років, щоб побачити, як Widlar поводився з цими речами.
jonk

1
Так, у цей день та вік добре почувати когось, хто вивчає електроніку та насправді експериментує та намагається зрозуміти деталі, а не просто ляпати ардуїно поверх неї! ...
peufeu

3

Для досягнення відповідних джерел струму використовуйте транзисторні масиви, такі як (оригінальний) RCA CA3046. Зараз його продають Harris або Intersil. Відповідність до емітерної бази 5milliVolts, що становить близько 10%. Для кращого, якщо ви не маєте можливості використовувати декілька емітерних смуг та міжрозрядно їх, вам знадобляться резистори для виродження випромінювачів.


Я хотів би побачити покращений CA3096, де низькі бічні PNP зроблені для порівняння з NPN в пристрої. Мені потрібні змішані NPN / PNP на одній штампі. Ймовірно, мені доведеться брати участь у проклятій речі, якщо я коли-небудь захочу її отримати.
джонк

Моторола раніше продавала такі. Я використовував їх для побудови активного затискача на підсумковому вузлі АЦП. Це було занадто повільно, тому що я ігнорував ємність Міллера підсилювача затиску зворотного зв'язку. Що стосується швидко швидких NPN та PNP, Harris Corp у Мельбурні FLA має діелектрично відокремлені підсилювачі, створені для того, щоб добре діяти в середовищі потоку радіаційного потоку, ймовірно, тому системи інерціальної наведення в боєголовках продовжуватимуть точно працювати під час атмосфери, зайнятої атомами.
analogsystemsrf

@jonk Дякую за згадку про Чабай, місяці тому. Гарне читання. Що стосується транзисторів на одній матриці, то все ще будуть перехідні термічні невідповідності у часовий інтервал 114 мкС, якщо припустити, що пристрої розташовані на відстані 100 мікрон. Якщо БНТ з міжрядковими смугами (як це можна зробити диффари) з інтервалом від Ma до Мб 10u, тепловий тау буде на 100 разів швидшим (його зворотний прямокутник) на рівні 1,14uS; при 1мікроні теплова тау становить 11,4 наносекунд.
analogsystemsrf

Цікава додана інформація про постійні часу. Це поза моїми захопленнями-любителями, але цікаво саме те саме.
jonk

@ jonk Ми використовуємо ці теплові часові постійні ефекти в інструменті «Провідник ланцюгів сигналів» для прогнозування теплового спотворення ланцюгів OpAmp, включаючи нагрівання диффарі за рахунок зміни вихідного струму (разів VDD оппамп, як приблизна зміна тепла). Дітто для резисторів. Кубічний метр кремнію має теплову тау в 11 400 секунд, що є зворотною постійною тепловою дифузивністю фізики. Кубічний мікрон, на 1 мільйон X менше, на трильйон X швидший за 11,4 наносекунди.
analogsystemsrf
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.