SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

82 FEKT Vysokého učení technického v BrněObr. 43 Napěťová reference využívající násobení V BEObvod pracuje následovně: tranzistor Q1 je zapojen v diodovém uspořádání. Díkyshodným tranzistorům M3 a M4 je na rezistoru zapakováno napětí V BE , které generuje proudV BE /R. Tento proud je zrcadlen do výstupní větve (tranzistory M2 a M5) a protéká výstupnímodporem kR. Napěťový úbytek na odporu je potom dán následující rovnicí( W / L)5L2W5( 9.1 )Vout= kRI5= kR I2= k VW / L W L( )BE2Jak vidíme z rovnice, můžeme poměrem W/L tranzistorů M2 a M5 nastavitmultiplikační faktor, kterým můžeme násobit napětí V BE tak, abychom dosáhli požadovanévelikosti referenčního napětí. Je zřejmé, že tento faktor závisí na geometrických rozměrechtranzistorů a také rezistorů. Díky tomuto můžeme dosáhnout poměrně velké přesnosti, neboťta závisí pouze na kvalitě matchingu (shodnosti prvků, v tomto případě geometrický rozměrůdvou tranzistorů a rezistorů). Geometrické rozměry umíme v layoutu navrhnout tak, aby jejichpoměr zůstal zachován přesně, a pokud se použije stejný materiál pro rezistory, můžemedosáhnout překvapující přesnosti.9.1.1 Teplotní chováníPokud jsou rezistory vytvořeny ze stejného materiálu, potom multiplikační faktor k jetéměř nezávislý na teplotě. Potom tedy teplotní chování generovaného napětí závisí nachování V BE . Protože teplotní koeficient napětí V BE je -2,2 mV/°C, referenční napětí bude mítstejný teplotní koeficient. Předpokládejme referenci s k=2 a referenčním napětím 1,4 V. Přizvýšení teploty o 60°C (což je v případě integrovaných obvodů běžná hodnota) se změníreferenční napětí o 264 mV, což už je poměrně velká odchylka od požadované hodnotyreferenční.259.2 Napěťová reference využívající násobení V TStejně jako jsme využili napětí V BE na přechodu báze-emitor pro vygenerování přesnéhonapětí, můžeme využít i napětí teplotního, tedy V T . Už jsme také viděli, jak je možné využíttohoto napětí pro referenci proudovou. Na Obr. 44 je obvodové zapojení pro napěťovoureferenci, která využívá teplotního napětí (stejné schéma jako pro proudovou referenci, jenjedna výstupní větev navíc).Obr. 44 Napěťová reference odvozená od teplotního napětí