内有电子加热器的+10V高稳定度基准电压发生电路

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内有电子加热器的+10V高稳定度基准电压发生电路

电路的功能

使用带隙基准二极管或温度补偿式齐纳二极管,即使采用恒定电流置偏,也不可能减少因环境温度变化而产生的变动。本电路则是使用加热电路使齐纳二极管本身的温度不变,从而达到提高电路稳定度的目的,尽管电路消耗的电流较大,但稳定度却极好。要求尽量减少电压变动的场合(如测量仪表、高电压源的基准电压(它被放大数百~数千倍)等)可采用本电路。

电路工作原理

LM399内部装有电子加热器,当电源投入时有200MA的电流渡过,内部温度大约在10秒以内达到稳定。LM399消耗电流为10MA,基准电压为6.95V可在6.6~7.3V之时调整,因此,输出电压若按10V设计,OP放大器A1的电压放大倍数必须能在1.37~1.515之间变化。因为R4=10K,所以R3的阻值为19.4~27K,采用了10K的可变电阻进行调整。

齐纳二极管的置偏电流为1MA~10MA,为了用1MA,R1=7.5K,其动态电阻为0.5欧,如果置偏电流增加1MA,齐纳电压提高500UV,所以必须采用稳定的+15V电源。

齐纳二极管产生的噪声电压为7UV,最大50UV,为了保险起见,电路中加了由R2和C1组成的低通滤波器。

OP放大器可用两种电源,但本电路采用的是+15V单一电源。下面计算一下OP放大器允许的漂移量,因为齐纳二极管的温度系数是0.0002%/℃MAX,对于V2=6.95V的电压来说,其漂移电压为14UV/C度,但是,电路的典型值应是0.00003%/℃,OP放大器的电压漂移为2.1UV,电路采用了低于此值的LM308A。

元件的选择

OP放大器要选用失调漂移为1UV/℃以下的产品,如OP-07、UPC254A等低漂移型产品。决定OP放大器A1增益的R3和R4要尽量选用温度系数小的元件。通常可变电阻的温度系数都很大,可选用线绕电阻或尽量缩小变化范围,但本电路为了克服齐纳电压的误差,可变范围却设计得很大。

注释

环境温度与稳定度

对于高性能、高稳定度的测量仪表来说,电子电路的温度特性很重要,必须选用温度系数小的元件。但这是有限度的须探讨使环境温度恒定的方法。要整个装置都保持恒温成本就会过高,所以只能使主要部件的温度保持恒定。

如果是个单个OP放大器等IC采用IC用恒温槽比较方便。也可在小型机箱内装加热器,制作简易的恒温槽。

对于高增益直流放大器来说,如果输入端之间有温差,就会产生超低频噪声,所以应使±输入端的接线长度相等。另外空气对流也会引起温度差,元件采用部分模压式效果也比较好。在性能要求严格的电路附近安装发热元件就等于故意制造温差,所以应尽量把这样的元件布置在较远位置,否则就需要采取隔热措施。

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