一文读懂bandgap
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发布时间：2024-05-31 04:58
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时间：2024-06-01 01:05
探索带隙电路的奥秘：温度稳定的电压源泉
在电子设计的世界中，带隙电路扮演着至关重要的角色，它能够生成与温度几乎无关的恒定电压，这一技术的基石可追溯到20世纪的传奇工程师Bob Widlar。在那个时代，齐纳二极管的广泛应用曾因其噪声大和温度敏感性而显得捉襟见肘，需要至少5V的电源电压，且效率不高。
带隙电路的创新在于其核心原理——正常带隙电压参考，能产生低至约1.205V的电压，为电路设计提供了稳定的基础。而分数带隙电路的出现，更是将这一特性推向极致，输出电压低至微伏级别，为精密电子设备的温度补偿提供了可能。
电压基准的新视角
电压参考的目的是提供一个稳定的输出，不受外部环境温度的影响。然而，现实中的电子元件，如BJT晶体管的基极-发射极电压，会因温度升高而变化，温度系数为负的-2 mV/°C。这就需要我们寻找到一种方法来抵消这种影响。
带隙电路的天才设计在于它利用了这样一个原理：通过选取特定的组件，如合适的n值、R1和R2，设计出一个电路，其中VBE(on)具有负温度系数，而MVT则具有正温度系数，二者相加后，恰好抵消了温度变化的影响，从而实现一个温度无关的电压输出。
实际应用：直观解析能隙基准电路
让我们深入了解这个神奇的电路构造。在电路设计中，利用运算放大器的虚断虚短特性，我们能够精确地调节n、R1和R2的组合，以确保电路提供最佳的正温度补偿。通过精心选择这些参数，我们得以补偿VBE2的负温度系数，使整个能隙基准电压的温度系数趋近于零，通常输出稳定在1.205V，这就是带隙电路的核心魅力所在。
