CN202453759U

CN202453759U - 一种具有驱动功能的双极性基准电压源装置

Info

Publication number: CN202453759U
Application number: CN 201220022051
Authority: CN
Inventors: 刘琳
Original assignee: Beijing Aeonmed Co Ltd
Current assignee: Beijing Aeonmed Co Ltd
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2022-01-17

Abstract

本实用新型公开一种具有驱动功能的双极性基准电压源装置，包括：基准电压生成电路、极性转换电路及驱动处理电路；所述基准电压生成电路，产生基准电压，其输出端连接极性转换电路和驱动处理电路；所述极性转换电路，将基准电压生成电路输入的基准电压的极性转换为相反的极性，得到正极性的基准电压或负极性的基准电压；其输出端连接驱动处理电路；所述驱动处理电路，将正极性的基准电压和负极性的基准电压经放大器进行处理，获得具有驱动能力的正极性的基准电压和负极性的基准电压。本实用新型可以输出具有驱动能力的双极性的基准电压，而且解决了由于环境温度变化、负载的变化等因素发生变化而导致基准电源发生波动的问题。

Description

一种具有驱动功能的双极性基准电压源装置

技术领域

本实用新型涉及一种基准电压源，尤其涉及一种具有驱动功能的双极性基准电压源装置。

背景技术

基准电压(Voltage reference)是当代集成电路极为重要的组成部分，它对高新电子技术的应用与发展具有重要的作用，在许多集成电路中，如数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)、线性稳压器以及开关稳压器等，都需要精密而又稳定的电压基准，基准电压的精度和稳定性会直接影响整个系统的性能。基准电压是由基准电压源提供的，其中，基准电压源是模拟集成电路重要的组成部分，它为串联型稳压电路、数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)等提供基准电压，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。

在精密测量仪器仪表和广泛应用的数字通信系统中都经常把集成基准电压源作为系统测量和校准的基准。但是，传统的基准电压源不但几乎没有驱动能力，只能输出单一极性的基准电压，而且在环境温度变化、负载的变化等因素发生变化时，基准电压源会发生波动，这样将给外部器件的运行精度造成一定的影响。因此，设计一个好的基准源具有十分现实的意义。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种具有驱动功能的双极性基准电压源装置，其能够输出具有驱动能力的双极性的基准电压，而且解决了由于环境温度变化、负载的变化等因素发生变化而导致基准电源发生波动的问题。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种具有驱动功能的双极性基准电压源装置，所述装置包括：

基准电压生成电路，产生基准电压，其输出端连接极性转换电路和驱动处理电路；

极性转换电路，将基准电压生成电路输入的基准电压的极性转换为相反的极性，得到正极性的基准电压或负极性的基准电压；其输出端连接驱动处理电路；

驱动处理电路，将正极性的基准电压和负极性的基准电压经放大器进行处理，获得具有驱动能力的正极性的基准电压和负极性的基准电压。

特别的，所述基准电压生成电路包括：基准电压源。

特别的，所述极性转换电路包括：第一电阻、第二电阻及第一运算放大器；所述第一电阻的一端连接基准电压源，另一端连接第一运算放大器的反向输入端；所述第二电阻与第一运算放大器并联连接，其一端连接第一运算放大器的输出端，另一端连接第一运算放大器的反向输入端，所述反向输入端接地。

特别的，所述第一电阻和第二电阻的阻值相等。

特别的，所述驱动处理电路包括：正电压部分和负电压部分；所述正电压部分将输入的正极性的基准电压经放大器进行处理，输出具有驱动能力的正极性的基准电压；所述负电压部分将输入的负极性的基准电压经放大器进行处理，输出具有驱动能力的负极性的基准电压。

特别的，所述正电压部分包括：第二运算放大器、第一晶体管、第三电阻、第四电阻以及第一电容；所述第二运算放大器的同向输入端连接基准电压源的输出端，其输出端连接第一晶体管的基极；所述第四电阻与第一电容串联；第四电阻的一端连接第二运算放大器的反向输入端，另一端接地；所述第三电阻跨接在第二运算放大器的反向输入端和第一晶体管的发射极上；所述第一电容的一端连接第四电阻，另一端连接第一晶体管的发射极；所述第一晶体管的集电极连接第一外接电源的一端；所述正电压部分的输出端连接第一晶体管的发射极。

特别的，所述负电压部分包括：第三运算放大器、第二晶体管、第五电阻、第六电阻以及第二电容；所述第三运算放大器的同向输入端连接第一运算放大器的输出端，其输出端连接第二晶体管的基极；所述第六电阻与第二电容串联；第六电阻的一端连接第三运算放大器的反向输入端，另一端接地；所述第五电阻跨接在第三运算放大器的反向输入端和第二晶体管的发射极上；所述第二电容的一端连接第六电阻，另一端连接第二晶体管的发射极；所述第二晶体管的集电极连接第一外接电源的一端；所述负电压部分的输出端连接第二晶体管的发射极。

特别的，所述第一晶体管为PNP型三极管；所述第二晶体管为NPN型三极管。

特别的，所述基准电压源选用ADR44X系列基准电压源。

特别的，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻及第六电阻均为低温度系数电阻。

本实用新型的有益效果为，所述一种具有驱动功能的双极性基准电压源装置，通过ADR44X系列基准电压源产生基准电压，通过极性转换电路将基准电压源输入的基准电压的极性转换为相反的极性，得到正极性的基准电压或负极性的基准电压；这样一来，从基准电压直接输出的基准电压的极性与经过极性转换电路转换后的基准电压的极性相反，进而得到正极性的基准电压和负极性的基准电压，即双极性的基准电压；双极性的基准电压通过驱动处理电路进行放大和控制处理后，获得具有驱动能力的正极性的基准电压和负极性的基准电压。由于基准电压源具有超低噪声、高精度和低温度漂移性能，本实用新型不仅能输出具有驱动能力的双极性的基准电压，而且避免了由于环境温度变化、负载的变化等因素发生变化而导致基准电源发生波动。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为ADR44x系基准电压源的基本拓扑结构图；

图2为本实用新型具有驱动功能的双极性基准电压源装置的框图；

图3为本实用新型具有驱动功能的双极性基准电压源装置的电路图。

图中：1、基准电压生成电路；2、极性转换电路；3、驱动处理电路；4、正电压部分；5、负电压部分。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。请参照图1所示，图1为ADR44x系基准电压源的基本拓扑结构图。

ADR44X系列基准电压源使用一种新的基准电压生成技术，称为外加离子注入结型场效应管，即XFET。此技术可生成压差低、热滞良好、噪声超低的基准电压源。ADR44X系列基准的内核包含两个结型场效应晶体管(JFET)，其中之一具有一个额外的沟道注入，用以升高其夹断电压。通过以相同漏极电流运行两个JFET，夹断电压差被放大并用于形成高度稳定的基准电压源。

其中，ADR44X系列基准电压源内部基准电压约为0.5V，温度系数为负；此斜率相对于硅的介电常数基本上恒定，可通过增加一个校正项得到严格补偿，该校正项的生成方式与用于补偿带隙基准源的与绝对温度成正比(PTAT)的方法相同。ADR44X系列基准电压源的优势就在于其校正项，低于带隙基准电压源的校正项大约20倍且需要的校正更少。因为带隙基准电压源的大部分噪声来自温度补偿电路，所以ADR44X系列基准电压源的噪声要低得多。温度校正项由电流源提供，设计值与绝对温度成比例。ADR44X系列基准电压源的构建是通过片内调整电阻R12和电阻R13以实现基准电压输出端的不同电压选项。

本实施例中，一种具有驱动功能的双极性基准电压源装置，包括：基准电压生成电路1、极性转换电路2及驱动处理电路3。

所述基准电压生成电路1包括：型号为ADR445B的基准电压源U1。

所述极性转换电路2包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一运算放大器U2及附加电阻R7、；所述驱动处理电路3包括：正电压部分4和负电压部分5；所述正电压部分5包括：第二运算放大器U3A、第一晶体管Q1、第三电阻R3、第四电阻R4以及第一电容C1；所述负电压部分4包括：第三运算放大器U3B、第二晶体管Q2、第五电阻R5、第六电阻R6以及第二电容C2；所述第一运算放大器U2选用型号为OP1117的运算放大器；所述OP1117、第二运算放大器U3A、第三运算放大器U3B均连接有与其对应的电压值为15VA的供电电源。

其中，所述第二运算放大器和第三运算放大器U3B均为轨到轨(rail-to-rail)输入运算放大器，型号均选用LT1366，它们的供电方式为双电源供电，不仅有所述电压值为15VA的供电电源为其供电，还有电压值为15VA的第一外接电源为其供电。对于轨到轨输入运算放大器，其输出可在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零，允许输入电位从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。

为了得到精确和稳定的具有驱动能力的基准电压，所述装置还包括：第一附加电容C3、第二附加电容C4和第三附加电容C5；所述第一附加电容C3和第二附加电容C4的一端均连接ADR445B的输入端，另一端均连接ADR445B的接地端(GND)后接地；所述第三附加电容C5的一端连接第二运算放大器U3A的同相输入端，另一端接地。

所述第一晶体管Q1选用型号为9012的PNP型三极管；所述第二晶体管Q2选用型号为9012的NPN型三极管。第一附加电容C3、第二附加电容C4、第三附加电容C5、第一电容C1及第二电容C2的对应选用的规格为：10uF、0.1uF、0.1uF、0.1uF、0.1uF。

在本实施例中，为了使本实用新型能够在整个温度范围内使用，使用的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6及附加电阻R7均为低温度系数电阻；否则，两个输出的正极性的基准电压和负极性的基准电压之间会存在差异；且所述第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相等均为10千欧姆(K)，所述第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6及附加电阻R7的阻值对应分别为：5K、10K、10K、30K、10K。

所述ADR445B具有超低噪声、高精度和低温度漂移性能，降低了基准电压源U1随温度变化的非线性度，能够避免由于环境温度变化、负载的变化等因素发生变化而导致基准电源U1发生波动。

所述极性转换电路2，将基准电压源U1输入的基准电压的极性转换为相反的极性，得到正极性的基准电压或负极性的基准电压，其输入端连接ADR445B的输出端，输出端连接负电压部分5的输入端；所述第一电阻R1的一端连接基准电压源U1，另一端连接第一运算放大器U2的反向输入端；所述第二电阻R2与第一运算放大器U2并联连接，其一端连接第一运算放大器U2的输出端，另一端连接第一运算放大器U2的反向输入端；所述附加电阻R7的一端连接第一运算放大器U2的反向输入端，其另一端接地。所述极性转换电路2通过第一运算放大器U2的负反馈，将基准电压源U1输入的正极性的基准电压转换为负极性的基准电压。

所述负电压部分5，将极性转换电路2输入的负极性的基准电压经第三运算放大器U3B，进行处理后，输出具有驱动能力的负极性的基准电压。

所述第三运算放大器U3B的同向输入端连接第一运算放大器U2的输出端，其输出端连接第二晶体管Q2的基极；所述第六电阻R6与第二电容C2串联；第六电阻R6的一端连接第三运算放大器U3B的反向输入端，另一端接地；所述第五电阻R5跨接在第三运算放大器U3B的反向输入端和第二晶体管Q2的发射极上；所述第二电容C2的一端连接第六电阻R6，另一端连接第二晶体管Q2的发射极；所述第二晶体管Q2的集电极连接第一外接电源的负极；所述负电压部分5的输出端连接第二晶体管Q2的发射极。

所述正电压部分4将ADR445B输出的正极性的基准电压经第二运算放大器U3A进行处理后，输出具有驱动能力的正极性的基准电压。

所述第二运算放大器U3A的同向输入端连接基准电压源U1的输出端，其输出端连接第一晶体管Q1的基极；所述第四电阻R4与第一电容C1串联；第四电阻R4的一端连接第二运算放大器U3A的反向输入端，另一端接地；所述第三电阻R3跨接在第二运算放大器U3A的反向输入端和第一晶体管Q1的发射极上；所述第一电容C1的一端连接第四电阻R4，另一端连接第一晶体管Q1的发射极；所述第一晶体管Q1的集电极连接第一外接电源的正极；所述正电压部分4的输出端连接第一晶体管Q1的发射极。

所述本实用新型的技术方案，不仅能够输出双极性的基准电压，而且输出的基准电压可以最大具有500mA的功率驱动能力；本实用新型选用具有超低噪声、高精度和低温度漂移性能的ADR445B的基准电压源产生原始基准电压，降低了基准电压源随温度变化的非线性度，解决了由于环境温度变化、负载的变化等因素发生变化而导致基准电源发生波动的问题。

上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种具有驱动功能的双极性基准电压源装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有驱动功能的双极性基准电压源装置，其特征在于，所述基准电压生成电路包括：基准电压源。

3.根据权利要求2所述的具有驱动功能的双极性基准电压源装置，其特征在于，所述极性转换电路包括：第一电阻、第二电阻及第一运算放大器；所述第一电阻的一端连接基准电压源，另一端连接第一运算放大器的反向输入端；所述第二电阻与第一运算放大器并联连接，其一端连接第一运算放大器的输出端，另一端连接第一运算放大器的反向输入端，所述反向输入端接地。

4.根据权利要求3所述的具有驱动功能的双极性基准电压源装置，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻的阻值相等。

5.根据权利要求4所述的具有驱动功能的双极性基准电压源装置，其特征在于，所述驱动处理电路包括：正电压部分和负电压部分；所述正电压部分将输入的正极性的基准电压经放大器进行处理，输出具有驱动能力的正极性的基准电压；所述负电压部分将输入的负极性的基准电压经放大器进行处理，输出具有驱动能力的负极性的基准电压。

6.根据权利要求5所述的具有驱动功能的双极性基准电压源装置，其特征在于，所述正电压部分包括：第二运算放大器、第一晶体管、第三电阻、第四电阻以及第一电容；所述第二运算放大器的同向输入端连接基准电压源的输出端，其输出端连接第一晶体管的基极；所述第四电阻与第一电容串联；第四电阻的一端连接第二运算放大器的反向输入端，另一端接地；所述第三电阻跨接在第二运算放大器的反向输入端和第一晶体管的发射极上；所述第一电容的一端连接第四电阻，另一端连接第一晶体管的发射极；所述第一晶体管的集电极连接第一外接电源的一端；所述正电压部分的输出端连接第一晶体管的发射极。

7.根据权利要求6所述的具有驱动功能的双极性基准电压源装置，其特征在于，所述负电压部分包括：第三运算放大器、第二晶体管、第五电阻、第六电阻以及第二电容；所述第三运算放大器的同向输入端连接第一运算放大器的输出端，其输出端连接第二晶体管的基极；所述第六电阻与第二电容串联；第六电阻的一端连接第三运算放大器的反向输入端，另一端接地；所述第五电阻跨接在第三运算放大器的反向输入端和第二晶体管的发射极上；所述第二电容的一端连接第六电阻，另一端连接第二晶体管的发射极；所述第二晶体管的集电极连接第一外接电源的一端；所述负电压部分的输出端连接第二晶体管的发射极。

8.根据权利要求7所述的具有驱动功能的双极性基准电压源装置，其特征在于，所述第一晶体管为PNP型三极管；所述第二晶体管为NPN型三极管。

9.根据权利要求8所述的具有驱动功能的双极性基准电压源装置，其特征在于，所述基准电压源选用ADR44X系列基准电压源。

10.根据权利要求9所述的具有驱动功能的双极性基准电压源装置，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻及第六电阻均为低温度系数电阻。