Viele Bausteine haben eine Spannungsreferenz eingebaut, die band gap referenz. Diese wurde Anfang der 70er Jahre von Widlar vorgestellt. Die Technik besteht aus 2 elementen, die uns normalerweise Ärger machen und die man zum Ausgleich bringen kann: Bipolare Halbleiter haben bei steigender Temperatur niedrigere Durchlaßspannung, das ist das eine. Daraus resultiert, daß eine Transistor-Stromquelle an einer festen Spannung einen positiven Temperaturkoeffizienten hat. Das ist das andere. Widlar kam auf eine kleine Schaltung aus 3 Transistoren und 3 Widerständen, die sich für einen bestimmten Temperaturbereich annähernd konstant verhält. Seine Schaltung benötigt einen Konstantstrom zur Versorgung. Das ist z.B. hier beschrieben https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/introduction-to-bandgap-voltage-references/ Widlars Schaltung in die Simulation eingegeben. Die band gap referenz ist aus Q1, Q2, Q3 und R1, R2, R3 aufgebaut. Um einen Konstantstrom für die Referenz zu erzeugen, braucht man noch 3 Transistoren und 3 Widerstände mehr, das sind Q4, Q6, Q6 und R5, R6, R7. Der Konstantstrom ist temperaturabhängig. Das ist aber hier nicht schlimm, denn der Ausgleich positiver zu negativer Effekte läßt sich mit den Widerständen R1, R2, R3 einstellen. Wofür R4 da ist, muß noch gesagt werden. Wird die Schaltung mit Spannung versorgt, ist die Referenz 0V. Damit ist der Konstantstrom auch 0mA. Zum starten des Regelkreises muß also ein (sehr kleiner) Strom fließen, damit das ganze sich selbst hochzieht. Zum selber weiterforschen: LTSpice-Datei angehängt und Lesequelle: https://www.renesas.com/eu/en/document/whp/how-make-bandgap-voltage-reference-one-easy-lesson-paul-brokaw
Angehängte Dateien:
Danke. Da ich mich bisher nie gefragt hatte, wie das intern gemacht wird, ist dein Bildchen eine nette Information. Ich vermute aber mal, dass ein diskreter Aufbau nicht ganz die Performance der Simulation bringt. Das Ganze lebt auch davon, dass die Halbleiter eine enge thermische Kopplung haben, wie es in Chips üblich ist. BTW: Generell, man kann in LTSpice auch jedem Bauelement eine eigene Temperatur vorgeben: Ctrl-RMB und unter 'value2' z.B. temp=40 eintragen und beim nächsten eben einen anderen Wert. Ist zwar jetzt nicht Sinn deiner Simulation, kann aber helfen, um den Einfluss unterschiedlicher BE-Temperaturen zu ergründen.
guter Artikel .... :-) https://archive.org/details/APaulBro1989 https://ieeetv.ieee.org/isscc-paul-brokaw-award-full-speech https://sscs.ieee.org/membership/awards/ieee-brokaw-award-for-circuit-elegance
Widlaw hatte das damals aus einzelnen Bauelementen gebaut und dann kam das in eine "Dose" für den Temperaturausgleich. nothing for the faint hearted, die Transistoren müssen ja alle vorher ausgemessen sein und dann der Feinabgleich über Widerstände. Ich denke, bis man die Temperaturverläufe linearisiert bekommt, geht eine Woche heiß-messen-kalt-messen-löten ins Land.. Mir gings nur darum, seit Jahren wollte ich mir die Funktion ansehen. Und immer hatte ich dann einen TL431 oder ähnliches zur Hand und habs nach hinten verschoben. Jetzt wollt ich wissen wie's geht, und wenn ichs schon weiß, kann ich auch nen kleinen Text dazu machen.
Doch lesenswert .... Technikgeschichte :-)
weiterführende Infos :-) von "Basic Bandgap Reference" zu "Precision Bandgap Reference Uses Brokaw Cell" https://www.analog.com/media/en/training-seminars/design-handbooks/Data-Conversion-Handbook/Chapter7.pdf aus https://www.analog.com/en/education/education-library/data-conversion-handbook.html und https://wiki.analog.com/university/courses/electronics/text/chapter-14
Danke für Deinen Beitrag. Mike, der LTspice-Programmierer, hat ein Example mit vier verschiedenen Versionen beigepackt: Heißt es nicht bandgaps.asc (ich habe es auf diesem Rechner noch nicht installiert)? dort macht er den Temp-Sweep mit .dc temp -5 95 0.1 was viel schneller simuliert.
Bitte link, wenn du die Datei findest. Finde ich interessant.
Die Datei gehört zum "Lieferumfang" von LTspice - im Verzeichnis examples\educational findest Du BandGaps.asc In jedem der 4 Beispiele gibt es jeweils einen Transistor mit dem Zusatz 10, der hat eine andere Charakteristik (Vbe). Weiß jemand, was das genau bedeutet / bewirkt?
Die Simulationen kannst du kippen, wenn es um mehr als das Prinzip geht. Die kritischen Parameter dafür sind nicht in dem Modellen drinnen, bzw. werden die von der Model Extraktion Software missbraucht, um andere Parameter zu fitten, oder werden einfach auf einen Default Wert gesetzt. Die besseren Bandgaps haben zudem alle eine Korrektur der 2nd Order Effekte drinnen.
eProfi schrieb: > Die Datei gehört zum "Lieferumfang" von LTspice - im Verzeichnis > examples\educational findest Du BandGaps.asc > In jedem der 4 Beispiele gibt es jeweils einen Transistor mit dem Zusatz > 10, der hat eine andere Charakteristik (Vbe). > Weiß jemand, was das genau bedeutet / bewirkt? Das ist meines Wissens der Unterschied in der Stromdichte der beiden Transistoren. Suche mal nach A. Paul Brokaw: "HOW TO MAKE A BANDGAP VOLTAGE REFERENCE IN ONE EASY LESSON" Arno
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