Need for การชดเชยอุณหภูมิของกระจกปัจจุบัน

ฉันกำลังเรียนรู้เกี่ยวกับการกำหนดค่ามิเรอร์ปัจจุบัน ฉันทำให้พวกเขาสองคนจนถึงตอนนี้ ทั้งสองทำงานได้ตามที่ต้องการ แต่เมื่อถูกความร้อนหรือความเย็นกระแสทางด้านขวา (ด้านที่เอาท์พุทจาก) จะลดลงหรือเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญโดยมีความแตกต่างของอุณหภูมิเล็กน้อย

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

สำหรับทั้งสองวงจรมีค่าต่ำหรือสั้นถึง + 10V วงจรทั้งสองถูกตั้งค่าเพื่อสะท้อนกระแสของ 500 uA ทรานซิสเตอร์ทั้งหมดจับคู่กันด้วยมือ (ใกล้กันมากที่สุดเท่าที่เบต้าเกี่ยวข้อง) $R_{load}$

$R_{load1}$ $R_{load2}$

$R_e$ $R_{load2}$

วงจรทั้งสองได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นเมื่อมีการเพิ่มตัวลดการปล่อยความร้อนใน Q1 / Q2 หรือ Q3 / Q4 ในทั้งสองตัวอย่างกระแสถึงไตรมาสที่ 1 หรือไตรมาสที่ 3 คงที่ตลอดเวลา แต่กระแสผ่านช่วงไตรมาสที่ 2 หรือไตรมาสที่ 5 ยังไม่ใกล้เคียง

ฉันมีวิธีใดบ้างที่จะชดเชยวงจรใด ๆ ที่แสดงที่นี่เนื่องจากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง? ฉันคิดว่า Q5 กำลังจะแก้ไขข้อผิดพลาดของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในปัจจุบัน แต่เห็นได้ชัดว่าไม่ได้

temperature constant-current compensation

— คีโน
แหล่งที่มา

การจับคู่ Vbe กับ T เป็นสิ่งสำคัญไม่เพียง แต่เบต้าซึ่งเป็นข้อได้เปรียบสำหรับ IC bandgap Vref คุณสามารถทำให้มันเป็นคู่ที่มีความร้อนสูง

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

ฉันคิดว่าคุณขาดจุด อย่าคาดหวังว่าจะสามารถทำให้มีเสถียรภาพได้หากคุณให้ความร้อนกับทรานซิสเตอร์ที่แตกต่างกัน คณิตศาสตร์ทั้งหมดตกไปเหมือนเมาและอาเจียน คุณคาดหวังมากเกินไป

— แอนดี้อาคาที่

@ TonyStewart.EEsince'75 ฉันเข้าใจว่าพารามิเตอร์อื่น ๆ เช่น Vbe, beta, Early Voltage ฯลฯ มีความสำคัญ แต่เบต้าเป็นพารามิเตอร์เท่านั้นที่สามารถวัดมัลติมิเตอร์ของฉันได้อย่างง่ายดาย คุณคิดว่ากระจกคู่ความร้อนจะปรับปรุงเสถียรภาพของอุณหภูมิหรือไม่?

— Keno

ใช่แน่นอน .. แต่คุณสามารถทดสอบสิ่งนี้ได้พร้อม ๆ กับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ต่างกัน

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

ปัญหาของคุณส่วนใหญ่เป็นอุณหภูมิที่แตกต่างกัน แต่สำหรับความแตกต่างเล็ก ๆ อย่ามองข้ามความจริงที่ว่ากระแสไฟฟ้าผ่านตัวต้านทานที่กำหนดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเนื่องจาก Vbe ลดลงจากแหล่งจ่าย ถ้ามันเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าการพึ่งพาอาศัยกันจะมีความสำคัญมากกว่า

— Spehro Pefhany

คำตอบ:

สามขั้นตอนหลักคือ

a) ใช้ emitter เสื่อมมากเท่าที่คุณสามารถ
b) จับคู่อุณหภูมิของ Q1 และ Q2
c) จับคู่การกระจายของ Q1 และ Q2

สำหรับ (b) อย่างน้อยที่สุดให้กาว Q1 และ Q2 เข้าด้วยกัน ที่ดีกว่านั้นคือการใช้อาร์เรย์ทรานซิสเตอร์แบบเสาหินเช่น CA3046 ซึ่งมีทรานซิสเตอร์ 5 ตัวที่ทำบนพื้นผิวเดียวกัน สำหรับคู่ที่จับคู่กับความร้อนได้ง่าย ๆ คู่ LM394 'SuperMatch' ใช้ทรานซิสเตอร์ตายหลายพันตัวที่เชื่อมต่อเหมือนกระดานหมากรุก

Q5 ไม่เพียงเพิ่มความต้านทานเอาต์พุต แต่ยังควบคุมการกระจายใน Q4 เล่นกับซีรีย์หยดลงบนฐาน Q5 หรืออีซีแอลเพื่อแบ่งการแข่งขันแบบแยกส่วน Q3 / 4

โซลูชันที่ซับซ้อนกว่าเล็กน้อยที่มีแบนด์วิดท์น้อยลง แต่มีความแม่นยำมากขึ้นในการทำ Q1 และใช้ op-amp เพื่อขับ Q2 เพื่อทำให้แรงดันตกที่เท่ากันบน Re1 / 2 การแทนที่ Q2 ด้วย FET จะช่วยลดความผันแปรของค่าเบต้าที่มีต่อความแม่นยำของเอาต์พุต จากนั้นคุณเพียงแค่ต้องกังวลเกี่ยวกับแอมพลิฟายเออร์ Vos ดริฟท์ที่มีอุณหภูมิและตัวต้านทานเทมโก้หรือตัวต้านทาน Re1 / 2

— Neil_UK
แหล่งที่มา

ตรงกับการกระจาย การกระจายพลังงาน? ปัจจุบันควรจะเท่ากันตลอดทั้งไตรมาสที่ 1 และไตรมาสที่ 2 แต่สิ่งที่เกิดขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า Vce ในช่วงไตรมาสที่ 2 นั้นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความต้านทานโหลดที่จะใช้ ถ้านั่นคือสิ่งที่คุณหมายถึงมิฉะนั้นฉันก็พบว่าคุณมีประโยชน์มาก

— Keno

@Keno มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญใน VCE สำหรับทั้งสอง BJTs ในรูปที่วงจร ที่สามารถนำไปสู่การให้ความร้อนที่แตกต่างกันอย่างมากในสองการจำลอง BJT รูปที่ B เนื่องจากมีหนึ่ง VBE สำหรับ VCE ของ Q4 และ VBE สองอันสำหรับ VCE ของไตรมาสที่ 3 ควรมีการเพิ่มความร้อนเป็นสองเท่าในที่หนึ่งเทียบกับที่อื่น ๆ แต่ก็ดีกว่า (อย่างน้อยการลดลงของความแตกต่าง) .

— jonk

หากคุณต้องการให้ทรานซิสเตอร์ทั้งสองที่อุณหภูมิเท่ากันพวกเขาควรมีการกระจายตัวที่เท่ากัน (เช่นกระแสไฟฟ้าและแรงดันเดียวกัน) นอกจากนี้ยังทำให้แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดอื่น ๆ (เช่นแรงดันก่อนกำหนด) เรียบขึ้นอีกด้วย แผนผังที่สองของคุณไม่สามารถทำได้อย่างแน่นอนเนื่องจาก Vce ของทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งสูงกว่าอีกอันหนึ่ง ไปเลย:

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

นี่เป็นกระจกเงาแบบเต็มของ Wilsonและบทบาทของ Q3 คือการปล่อย Vbe หนึ่งอันเพื่อให้ Vce ของ Q1 / Q2 เท่ากัน

BJTs ที่จับคู่ราคาถูกคือ DMMT3904 และทรานซิสเตอร์คู่อื่น ๆ พวกเขาไม่ใช่เสาหินดังนั้นการจับคู่และการติดตามอุณหภูมิจึงไม่ดีเท่าแฟนซี แต่ราคาถูก

ถ้าคุณต้องการความแม่นยำสูงสุดคุณจะต้องใช้ opamp ที่มีค่าชดเชยต่ำ

— peufeu
แหล่งที่มา

ฉันเขียนคีโนเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่ยังไม่ได้พูดถึงรายละเอียดที่คุณเพิ่มเกี่ยวกับ BJT เพิ่มเติมในวิลสันเต็ม นอกจากนี้ที่ดี +1 เขากำลังสำรวจความคิดเหล่านี้เกี่ยวกับโพรบบอร์ดและทำความร้อนต่าง ๆ เพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้น (ฉันค่อนข้างประทับใจกับการทดสอบอย่างละเอียดของเขาเพื่อดูพฤติกรรมที่เขาต้องเข้าใจแล้วดีกว่า) ไม่มีวงจรเหล่านี้ของคุณหรือของนีลพูดคุยเกี่ยวกับวิธีการชดเชยเบต้า (ตัวต้านทานของอีซีแอลนั้นเกี่ยวกับ ISAT / VBE บวกการชดเชยอุณหภูมิไม่ใช่เบต้า) เนื่องจากเขากำลังทำสิ่งที่ไม่ต่อเนื่องต้องย้อนกลับไป 50 ปีเพื่อดูว่า Widlar จัดการกับสิ่งเหล่านี้อย่างไร

— jonk

ใช่ในวันนี้และอายุมันรู้สึกดีที่เห็นคนที่เรียนรู้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการทดลองจริงและพยายามที่จะเข้าใจรายละเอียดแทนการตบ arduino เพียงด้านบนของมัน! ...

— peufeu

เพื่อให้ได้แหล่งกระแสที่ตรงกันให้ใช้อาร์เรย์ทรานซิสเตอร์เช่น (ดั้งเดิม) RCA CA3046 ตอนนี้ขายโดย Harris หรือ Intersil การจับคู่คือ 5milliVolts emitter-base ซึ่งประมาณ 10% เพื่อให้ดีกว่านั้นเนื่องจากคุณไม่มีวิธีการใช้อีซีแอลแบบแถบหลายเส้นและการขุดแบบพวกมันคุณจะต้องมีตัวต้านทานการเสื่อมสภาพของอีซีแอล

— analogsystemsrf
แหล่งที่มา

ฉันชอบที่จะเห็น CA3096 ที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นซึ่ง PNP ด้านข้างต่ำนั้นถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ทำงานได้ดีกว่า NPN ในอุปกรณ์ ฉันต้องการผสม NPN / PNP ในแม่พิมพ์เดียวกัน ฉันอาจจะต้องนายหน้าสิ่งที่สาปถ้าฉันต้องการที่จะได้รับ

— jonk

โมโตโรล่าใช้ในการขายดังกล่าว ฉันใช้มันเพื่อสร้างแคลมป์ที่ใช้งานอยู่บนโหนดสรุปของ ADC ช้าเกินไปเพราะฉันไม่สนใจ Miller Capacitance ของแอมพลิฟายเออร์ตัวหนีบข้อเสนอแนะ เกี่ยวกับ NPN และ PNP ที่รวดเร็วในทำนองเดียวกัน Harris Corp ในเมลเบิร์น FLA นั้นมี opamps ที่แยกไดอิเล็กทริกซึ่งถูกออกแบบมาให้ทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมการแผ่รังสี - ฟลักซ์อาจเป็นไปได้ว่า

— analogsystemsrf

@jonk ขอบคุณสำหรับการกล่าวถึง Chabay เดือนที่ผ่านมา อ่านดี ในส่วนของทรานซิสเตอร์ที่ตายในสภาพเดียวกันนั้นจะยังคงมีความไม่ตรงกันความร้อนชั่วคราวในช่วงเวลา 114 uS โดยสมมติว่าอุปกรณ์อยู่ห่างกัน 100 ไมครอน หาก FETs ที่มีแถบแบบ interdigitated (ตาม Diffpairs สามารถทำได้) ด้วยระยะห่าง Ma ถึง Mb ที่ 10u, tau ความร้อนจะเร็วขึ้น 100 เท่า (squarelaw แบบผกผัน) ที่ 1.14uS; ที่ 1 ไมครอนความร้อนเอกภาพคือ 11.4 นาโนวินาที

— analogsystemsrf

ข้อมูลที่น่าสนใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับค่าคงที่เวลา นี่เป็นประสบการณ์นอกงานอดิเรกของฉัน แต่ก็น่าสนใจเหมือนกัน

— จอน

@ jonk เราใช้เอฟเฟกต์ timeconstant ความร้อนเหล่านี้ในเครื่องมือ Signal Chain Explorer เพื่อทำนายการบิดเบือนความร้อนของวงจร OpAmp รวมถึงการให้ความร้อนของ diffpairs เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของกระแสเอาต์พุต (คูณ VDD ของ opamp เป็นการเปลี่ยนแปลงโดยประมาณของความร้อน) เหมือนกันสำหรับตัวต้านทาน ลูกบาศก์เมตรของซิลิคอนมีความร้อนเอกภาพ 11,400 วินาทีซึ่งเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับฟิสิกส์แพร่กระจายความร้อนคงที่ ลูกบาศก์ไมครอนขนาดเล็กกว่า 1 ล้านล้าน X เป็นหนึ่งล้านล้าน X เร็วขึ้นที่ 11.4 นาโนวินาที

— analogsystemsrf