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REFERENCIAS DE CORRIENTE ESTABILIZADAS MEDIANTE
TENSIÓN BASE-EMISOR. CALCULO DE SENSIBILIDAD
Guadalupe Barquero Balsera1, Jose V. Valverde Sánchez2 y José Manuel García
Barrero3
1
Universidad de Extremadura
Universidad de Extremadur., [email protected]
3
Universidad de Extremadura. [email protected]
2
RESUMEN
Se describen ciertas discrepancias que pueden presentarse en referencias de corriente, estabilizadas con
transistores bipolares, al calcular los valores teóricos de la sensibilidad de la corriente respecto de la
tensión de alimentación, con los obtenidos mediante PSPICE, si no se elige de forma adecuada la variable
para la simulación.
1. INTRODUCCIÓN
Un circuito muy utilizado como referencia de corriente muy estable, frente a variaciones en la tensión
de alimentación, se muestra en la figura.[3][2]
Figura 1. Referencia de Coriente
En él se verifica que:
1
I REF =
=
VCC
Si suponemos que:
VCC − VBE (T2 ) − VBE (T1 )
=
R1
− 2VBE
;
R1
VBE (T2 ) = VBE (T1 ) = VBE
VBE (T1 )
R2
introduzcan cambios despreciables en I 0 , cosa que
Por otra parte, despreciando las corrientes de base, tenemos que: I 0 =
Lo que hace que las variaciones de VCC
0
cuantificaremos calculando la sensibilidad SVICC
.
El objeto del presente trabajo es describir ciertas discrepancias que pueden presentarse al
comparar los valores teóricos de dicha sensibilidad con los simulados mediante PSPICE si no se
elige de forma adecuada la variable para obtener la sensibilidad elemental por simulación.
2.CALCULO DE SENSIBILIDAD
∆I 0
Se define como:
Pero:
SV0CC =
I
∆VCC
I0
=
VCC ∆I 0
V
∂I 0
⋅
≅ CC ⋅
; [4][5]
I 0 ∆VCC
I 0 ∂VCC
VCC
I
VBE (T1 ) = I 0 R2 = VT ln REF ;
I CO
VCC − 2VBE
V
I
V
R1
V
V − 2VBE
I 0 = T ⋅ ln REF = T ⋅ ln
= T ln CC
; con lo que:
R2
I CO
R2
IC O
R2
I CO R1
I CO R1
∂I O
V
( I CO R1 ) 2 VT
1
= T ⋅
=
⋅
;
∂VCC R2 VCC − 2VBE R2 VCC − 2VBE
I CO R1
V
V
V
VCC
1
y SVI0CC = CC ⋅ T ⋅
= T ⋅
;
I O R2 VCC − 2VBE I O R2 VCC − 2VBE
Nuestro diseño se ha hecho para obtener: I O = 2,27mA con: VCC = 10v; VBE = 0,66;
R2 = 294Ω; R1 = 3,81k y temperatura ambiente, de ahí que, sustituyendo en la expresión anterior:
SVI0CC = 0,044
Si hacemos una simulación mediante PSPICE,[1] tomando como variable I (VCC ) y teniendo en
cuenta que: I (VCC ) = I C (Q1 ) + I C (Q2 ) = I REF + I O obtenemos como sensibilidad elemental los
valores indicados en la tabla 1.
2
Tabla 1. Sensibilidad elemental de la variable de salida
∆I (VCC )
I
= 2,736 ⋅ 10 − 4 ; pero si I REF = I O = , tendríamos para la corriente de salida:
∆VCC
2
∆I
∆I O
2,37 ⋅10 −4
S E (I O ) =
= 2 =
;
∆VCC ∆VCC
2 ⋅1
Suponiendo que ∆VCC = 0,1 VCC = 1v. y por tanto:
V
SVI0CC = CC ⋅ S E ( I O ) = 0,602 , que se aleja bastante del valor teórico calculado (0,044) , ya que
IO
hemos partido de un diseño en el que I REF = I O solo si: VCC = Cte = 10v , pero VCC varía, con lo
I (VCC )
que: I REF ≠ I O y no es correcta la suposición hecha de que I O =
, por tanto, el valor de
2
sensibilidad obteniendo basándonos en dicha suposición tampoco lo es.
Una posible solución es tomar como variable, para calcular la sensibilidad en PSPICE, la
caída de tensión en R2 , V ( R2 ) , en este caso, obtendríamos la tabla 2.
S E (I ) =
Tabla 2. Nuevos valores de sensibilidad en función de V(R2)
3
Por tanto:
∆V (R2 ) ∆I O R2 3022 ⋅ 10 −3
=
=
; donde: ∆V ( R2 ) = ∆I O R2 ; ∆VCC = 1v;
∆VCC
∆VCC
1
De ahí que:
SVI0CC =
VCC ∆I O
V
⋅
= CC
I O ∆VCC
IO
∆V (R2 )
R2
3.032 ⋅10 −3
⋅
=
= 0,045;
∆VCC
294
Cuya coincidencia con el valor teórico calculado es muy aceptable.
3.BIBLIOGRAFIA
[1] -Antognetti/Massobrio
"Semiconductor Device modeling with Pspice"
Editorial: Mc Graw-Hill (1988)
[2] -Barquero Balsera Guadalupe
"Fuentes de corriente con referencias de polarización específicas"
Proyecto Fin de Carrera. Escuela de Ingenierias Industriales. Badajoz (2001)
[3] -Antonio Rubio y otros
“Diseño de circuitos y sistemas integrados”
Ediciones UPC (2000)
[4] - Gray/Meyer
"Analisis y diseño de circuitos integrados analógicos"
Editorial: Prentice Hall (1995)
[5] -E. Kuijit
"A precision reference voltage source"
IEEE Journal of solid state circuits .Vol 8, pág. 222-226 (Jun 1973)
4