集成电路设计.doc

物理与微电子科学学院
09级 电子科学与技术专业
电科二班
易康
20091120224

综述题

基准电压源
定义
　　基准电压源是当代模拟集成电路极为重要的组成部分，它为串联型稳压电路、A/D和D/A转化器提供基准电压，也是大多数传感器的稳压供电电源或激励源。另外，基准电压源也可作为标准电池、仪器表头的刻度标准和精密电流源。 　　几乎在所有先进的电子产品中都可以找到电压基准源，它们可能是独立的、也可能集成在具有更多功能的器件中。例如： 在数据转换器中，基准源提供了一个绝对电压，与输入电压进行比较以确定适当的数字输出。 在电压调节器中，基准源提供了一个已知的电压值，用它与输出作比较，得到一个用于调节输出电压的反馈。 在电压检测器中，基准源被当作一个设置触发点的门限。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
理想基准电压源
　　理想的电压基准源应该具有完美的初始精度，并且在负载电流、温度和时间变化时电压保持稳定不变。实际应用中，设计人员必须在初始电压精度、电压温漂、迟滞以及供出/吸入电流的能力、静态电流(即功率消耗)、长期稳定性、噪声和成本等指标中进行权衡与折衷。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
基准源的类型
　　两种常见的基准源是齐纳和带隙基准源。齐纳基准源通常采用两端并联拓扑；带隙基准源通常采用三端串连拓
实现方式
　　1.电阻分压： 　　只能作为放大器的偏置电压或提供放大器的工作电流。这主要是由于其自身没有稳压作用，故输出电压的稳定性完全依赖于电源电压的稳定性。 　　2.普通正向二极管 　　不依赖于电源电压的恒定基准电压，但其电压的稳定性并不高，且温度系数是负的，约为-2mV/℃ 　　3.齐纳二极管 　　可克服正向二极管作为基准电压的一些缺点，但其温度系数是正的，约为+2mV/℃ 　　4.温度补偿性齐纳二极管 　　体积小、重量轻、结构简单便于集成;但存在噪声大、负荷能力弱、稳定性差以及基准电压较高、可调性较差等缺点。这种基准电压源不适用于便携式和电池供电的场合。 　　5.带隙基准源（采用CMOS，TTL等技术实现） 　　运用半导体集成电路技术制成的基准电压源种类较多，如深埋层稳压管集成基准源、双极型晶体管集成带隙基准源、CMOS集成带隙基准源等。“带隙基准源”是七十年代初出现的一种新型器件，它的问世使基准器件的指标得到了新的飞跃。 　　由于带隙基准源具有高精度、低噪声、优点，因而广泛应用于电压调整器、数据转换器(A/D, D/A)、集成传感器、大器等，以及单独作为精密的电压基准件，低温漂等许多微功耗运算放。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

总结
任何系统设计的难点都在于在成本、体积、精确度、功耗等诸多因素的平衡与折衷。为具体设计选择最佳基准源时需要考虑所有相关参数。有趣的是，很多时候选用较贵的元件反而使系统的整体成本更低，因为它可以降低制造过程中补偿和校准的花销。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

设计题

稳压器电路由=l2V电源电路、电压检测控制电路、过电压保护组成，如图5-51所士l2V电源电路由调压变压器T的W4、W5绕组和整流二极管VDl-VD4、滤波电容器Cl、C2组成。电压检测控制电路由电阻器R-R7、电位器RPl、Rm、稳压二极管VS、电容器C3、C4和运算放大器集成电路IC(Nl-N3)组成。过电压保护电路由IC内部的N3、晶体管V3、电阻器Rl2和继电器K组成。自动调压电路由电阻器R8-Rll、晶体管Vl、V2、直流电动机M、滑动触头和T的WlW3绕组组成。将交流稳压器的输大端与市电相接后，在T的W4、W5绕组上产生了感应电压。该电压经VDl-VD4整流及Cl、C2滤波后，为IC和Vl、V2等提供 士l2V不稳定工作电压。+l2V电压还有其他作用。经Rl-R3分压、VS稳压后，分别为Nl-N3的反相输入端提供基准电压;为过电压保护电路申的K和V3提供工作电源;经R4、RP2、R6分压后，为Nl和N2的正相输入端提供检测电压;经R7、RPl、R5分压后，为N3的正相输入端提供检测电压。 　　Nl-N3将正相输大端的检测电压与反相输大端的基准电压进行比较，用产生的误差电压去控制自动调压电路。 　　当市电电压正常时，Nl和N2的输出端电压为OV，Vl和V2均处于截止状态，电动机M不工作。 　　当市电电压偏低时，Nl和N2输出低电平，使V2导通，Vl截止，M逆时针旋转，通过滑壁臂驱动滑动触头移动，与T相应的电压抽头接触 (T的Wl、W2绕组共设置了21个电压抽头，每一档的电压调节范围为5V)，通过T的W2绕组来提升输出电压。当输出交流电压升至220V时，V2截止，M停转。当市电电压偏高时，Nl和N2均输出高电平，使Vl导通，V2截止，M顺时针旋转，通过滑臂驱动滑动触头移动，与T相应的电压抽头接触，通过T的Wl绕组来降低输出电压。当输出交流电压降至220V时，Vl截止，M停转。当市电电压偏高超过260V时，N3因正相输入端电压高于反相输入端电压而输出低电平，使V3截止，，K释放，其常闭触头接通交流电压的输出回路。当市电电压为160-260V时，N3因正相输入端电压低于反相输入端电压而输出高电平，使V3导通，K吸合，其常闭触头断开，从而保证负载(用电器)不会因过电压而损坏。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
元器件选择
R8和R9均选用lW金属膜电阻器，其余各电阻器选用1/4W或l/2W金属膜电阻器。
RPl和RP2均选用精密可变电阻器。 　　Cl-C4均选用耐压值为16V的铝电解电容。 　　VDl-VD4均选用lN5404型硅整流二极管。 　　VS选用1/2W、6V的硅稳压二极管，例如lN5233A或lN5995B等型号 　　Vl选用DSl5或2SC2073型硅NPN晶体管;V2选用CSl5或2SA940型硅PNP晶体管；V3选用S805O或C8050型硅NPN晶体管。 　　IC选用LM324型运算放大集成电路。 　　M选用l2V直流电动机。 　　K选用JRX-l3F型l2V直流继电器，使用时将其两组常闭触头并联，以增大电流负荷。 　　采用300-500W的电源变压器改制。先计算出匝/伏比等有关数据后再进行绕制，每5V处取出一抽头并作好标记。先绕Wl-W3绕组，后绕W4和W5绕组。将T各抽头的外接点与滑臂的滑动触头分别装在两块完全一样的印制板上，粘合后对应连接。滑臂为上、下两片型式，印制板夹在其中间，使其在滑动时接触良好。滑臂申心装上齿轮，电动机M通过齿轮变速后驱动滑臂移动。 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
电路调试
调试时，先将RPl和R陀的动触头调至中间位置，在交流稳压器的输入端接上一台手动调压器，在输出端接上电压表，调整调压器使输入交流电压为220V，然后调节R陀的阻值，使M在输出电压为220V时停转。 　　断开M的引线 (滑动触头应接在-220V处)，调整RPl，使输人电压调至230V时，K立即吸合即可厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
电路图如下

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