基准电压源及放大电路设计

1、基本电压源及放大电路设计Page 2基本电压源及放大电路设计指导老师：杨新艳指导老师：杨新艳小组成员：顾少燃、翟旭东小组成员：顾少燃、翟旭东 温振、温振、 王谱豪、王佳伟王谱豪、王佳伟Page 3方案方案3分析分析2 目标目标1仿真仿真4基本电压源及放大电路设计5优化优化Page 4基本电压源及放大电路设计目标1设计一个基准电压的产生和放大电路设计一个基准电压的产生和放大电路1.采用基准电压源产生一个采用基准电压源产生一个5v的稳定电压的稳定电压2.了解放大电路的基本原理并设计一个放大电路了解放大电路的基本原理并设计一个放大电路（倍程不限）（倍程不限）Page 5基本电压源及放大电路设计分析2

2、如何产生基准电压？如何产生基准电压？理想基准电压源不随负载、温度、理想基准电压源不随负载、温度、时间的变化而改变，可以考虑利用时间的变化而改变，可以考虑利用二极管的导通压降固定这一特性；二极管的导通压降固定这一特性；或者利用或者利用MC1403芯片。芯片。如何设计放大电路如何设计放大电路考虑到基准电压源的输出为直流考虑到基准电压源的输出为直流信号，可以考虑使用集成运放进信号，可以考虑使用集成运放进行放大。行放大。Page 6基本电压源及放大电路设计方案3Page 7基本电压源及放大电路设计1.电阻分压电阻分压 2.普通正向二极管普通正向二极管3.齐纳二极管（稳压二极管）齐纳二极管（稳压二极管）

3、4.温度补偿性齐纳二极管温度补偿性齐纳二极管5.带隙基准源（采用带隙基准源（采用CMOS，TTL等技术实现）等技术实现）基准电压基准电压集成运放集成运放 LM358放大电路放大电路基本电压源及放大电路设计方案分析方案分析方案一：电阻分压方案一：电阻分压根据安培定律根据安培定律U=IR，可以获得所需基准电，可以获得所需基准电压。但这种方法获得的基准电压的稳定性压。但这种方法获得的基准电压的稳定性取决于电源的稳定性取决于电源的稳定性方案二：普通正向二极管方案二：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，约为定

4、性并不高，且温度系数是负的，约为-2mV/，基准电压低。基准电压低。基本电压源及放大电路设计方案分析方案分析方案三：齐纳二极管（稳压管）方案三：齐纳二极管（稳压管）电压低于电压低于56V的稳压管，齐纳击穿为主，稳压值的温度的稳压管，齐纳击穿为主，稳压值的温度系数为负系数为负 ；电压高于；电压高于56V的稳压管，雪崩击穿为主，稳的稳压管，雪崩击穿为主，稳压值的温度系数为正。但同一型号管子其击穿电压的离散压值的温度系数为正。但同一型号管子其击穿电压的离散性很大，稳定性不够高。性很大，稳定性不够高。方案四：温度补偿齐纳二极管方案四：温度补偿齐纳二极管串联反接两个稳压二极管可以起到温度补偿的作用。串联

5、反接两个稳压二极管可以起到温度补偿的作用。从而减小温度系数对稳压值的影响。从而减小温度系数对稳压值的影响。 但是其基准电但是其基准电压比较大、噪声系数大，不适合做基准电压源。压比较大、噪声系数大，不适合做基准电压源。基本电压源及放大电路设计方案分析方案分析方案五：带隙基准源（采用方案五：带隙基准源（采用CMOS，TTL等技术实现）等技术实现）Bandgap voltage reference，常常有人简单地称它为，常常有人简单地称它为Bandgap。是利用一个与温度成正比的电压与二极管压降。是利用一个与温度成正比的电压与二极管压降之和，二者温度系数相互抵消，实现与温度无关的电压基准。之和，二者

6、温度系数相互抵消，实现与温度无关的电压基准。因为其基准电压与硅的带隙电压差不多，因而称为带隙基准。因为其基准电压与硅的带隙电压差不多，因而称为带隙基准。实际上利用的不是带隙电压。现在有些实际上利用的不是带隙电压。现在有些Bandgap结构输出结构输出电压与带隙电压也不一致。电压与带隙电压也不一致。优点：产生基准的目的是建立一个与电源和工艺无关，具有优点：产生基准的目的是建立一个与电源和工艺无关，具有确定温度特性的直流电压确定温度特性的直流电压 基本电压源及放大电路设计MC1403基本电压源及放大电路设计MC1403根据虚短虚断，可知根据虚短虚断，可知即即所以当所以当 时时 基本电压源及放大电路

7、设计最佳方案最佳方案 。 (2)再利用再利用LM358AD对对2.5V电压进行同向放大，电压进行同向放大，放大两倍后就得到放大两倍后就得到5.0V电电压。压。 (1)先用先用MC1403U基准基准电压源产生电压源产生2.5V稳压稳压Page 14基本电压源及放大电路设计仿真4基本电压源及放大电路设计仿真仿真模块模块基本电压源及放大电路设计仿真仿真整体整体基本电压源及放大电路设计仿真仿真指标测试指标测试序号输入电压/V输出电压/V12.5003.43924.5005.000310.0005.000420.0005.001530.0005.002640.0005.003780.0005.007结论

8、：当输入电压在结论：当输入电压在4.5V45V内时，输出电压内时，输出电压稳定在稳定在5V左右，误差极小，左右，误差极小，整个系统符合设计要求。整个系统符合设计要求。Page 18基本电压源及放大电路设计优化5Page 19基本电压源及放大电路设计系统优化系统优化 问题：问题：实际情况中，输入信号中必实际情况中，输入信号中必然混有交流信号。这会对系然混有交流信号。这会对系统的稳定性产生影响。统的稳定性产生影响。优化方案：优化方案：加入电容通交阻直，以及电加入电容通交阻直，以及电感通直阻交的特性，对系统感通直阻交的特性，对系统进行优化。进行优化。Page 20基本电压源及放大电路设计系统优化系统优化 利用函数发生器，产利用函数发生器，产生频率生频率f=50kHz，Vp=5V的噪声的噪声,则输入则输入信号如图所示。信号如图所示。Page 21基本电压源及放大电路设计优化前优化前 可以看出，输出信号中可以看出，输出信号中存在