3.温度补偿方法
(1)负载电阻的确定
图11(a)是开关信号电路的工作解析图,图11(b)是开关信号的波形图。开关量输出的输出低电平VOL不是直线,其变化规律以及跳变幅值与M1区特性和静态工作点的设置有关,这是Z-元件开关量输出的特有问题。为保证应用中有足够大的跳变幅值,输出低电平不致太高,必须合适的设置静态工作点,因而当电源电压一定时,合理的选择负载电阻RL的值十分重要。
Z-元件在没有输出开关信号,即工作在M1区时,其功耗是很小的,只有工作 在M3区时,其功耗才增大。从图11(b)可知,开关信号的低电平不是常数,因VOL=IZRL,当温度升高时,IZ增大使VOL增大,而且负载电阻RL越大,低电平增大值也越大,因此,为了降低VOL,要求RL越小越好。由于受Z-元件功耗的限制,RL不能无限制的减小,为了Z-元件安全工作和降低电源的耗电,可选择Z-元件的工作功耗为额定功耗的1/5,即PZ=0.2PM,PZ=0.2PM=IZVZ=IfVf。通过下述计算即可求出合适的负载电阻RL值:
(2)电源电压ES的确定
由图12可知
ES=VZS+IZSRL
= Vth –DV+ IZSRL
因为IZSRL很小,只有0.1~0.2V,所以将其忽略不计,常温下电源电压ES为:
ES ≈Vth –DV
考虑到电源电压调变时,可能存在误差,初始设计的DV值不能过小,其最小值建议为(5~10°C) SP (SP为阈值点的温度灵敏度)。所以:ES= Vth +(5~10°C) SP (3)
(3)同步改变电源电压
从图12我们知道,当温度上升到T1时,阈值点P将左移至P1点,若通过补偿能自动将电源电压由ES调整到E1,使工作点从QS左移至Q1,并使(1)式成立,DV即可保持不变,此时Vth1 –VZ1 =DV;当温度下降到T2时,P点将右移至P2点,若将电源电压ES由ES自动调整到E2,并使(1)式成立,DV仍可保持不变,此时Vth2 –VZ2 =DV即可消除跳变误差,达到补偿。
在T1时,电源电压为E1: E1= Vth1+(5~10℃) SP = Vth +(T1-T) SP+(5~10℃) SP
在T2时,电源电压为E2:E2= Vth2+(5~10℃) SP = Vth +(T2-T) SP+(5~10℃) SP
在工作温度范围T2~T1间电源电压的调变量为DE:
DE=E2-E1=(T2-T1) SP (4)
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