做好自啟動不容易,理解穩壓器和帶隙基準的上電復位需求
運算放大器
圖2所示的運放輸入結構畫出了一個小電流源。IC內部的部分元件與地以及反偏二極管彼此隔離,有些元件由于結構的原因會產生寄生(無用的)二極管和三極管。正常情況下,這些寄生元件處于關閉狀態,不會影響電路的正常工作,如果電流源被拉到負壓,寄生元件就可能被正偏,將器件鉗位在無法工作的狀態;有時,這些寄生元件還會形成可控硅效應,在關閉電源重新上電之前始終保持導通,情況嚴重時,還會導致器件損壞。
圖2. 運放內部部分電路
電容
在IC內部,有些電容用于頻率補償,但也存在無用的電容效應。有些節點如果被充電至負壓后,可能沒有適當的電流通路對其正向充電,恢復電路功能。
輸出電路也必須正確偏置,使上方晶體管導通對外部電容充電。由于運放負反饋連接在輸出端,需要升高輸出電壓,使電路處于線性工作狀態。許多IC具有ESD (靜電放電)保護,通常由二極管和穩壓管等構成,如圖3所示。
圖3. 典型的ESD結構,保護其它電路
ESD保護問題
因為高壓會損壞IC,必須提供必要的ESD保護。如果電壓超過IC制造工藝允許的上限,有源器件將進入齊納模式。器件擊穿后,電流將快速上升,進入雪崩模式,產生大電流并導致硅片融化。負壓過大時,同樣會導致大電流并損壞IC。
帶隙基準如圖4所示,通常也會存在啟動問題。帶隙由兩個正向偏置、具有不同電流的晶體管組成,某一路電流變化時,將引起兩路電流在工作點重新均衡,其中一路為負溫度系數,另一路為正溫度系數。
圖4. 常用帶隙結構
選擇適當的工作點,使得所產生的信號差與絕對溫度成比例(PTAT)。理想的設計目標是確保輸出電壓不隨溫度變化。遺憾的是,運放有兩個穩定的平衡點:設置電流和零電流,而且,在零電流點,電路無法確定如何恢復或修正。
帶隙基準計算器有助于設計、分析Brokaw帶隙基準電路。它可以計算所有電路參數以及輸出電壓與結溫的函數關系,可以仿真一階調整效果和二階修正曲線,該免費工具可以從網站www.maxim-ic.com/tools/calculators/hp50g下載,其可以運行在HP? 50g計算器上,或提供計算器仿真的PC上。

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