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固态电压基准 Solid-state Voltage Reference

时间:2012-10-09  来源:38hot  作者:lymex
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以下是731B的原理图。由于非常经典,广泛被采用,因此有必要简单介绍一下原理:

 TP2是10V输出,经过R7(6k2)、R8(11k42)等分压后,再通过U2反馈放大后,由U1进行对比。
CR2是一个电平移位稳压管,使得U1可以在12V供电下输出较低的电压驱动较高电平的Q1;CR1是恒流管,使得电源电压宽范围变化下几乎对输出没有影响;Q1就是一个简单的射随,因此并不产生电压增益,使得整体电路比较稳定。但Q1的射极接了个电流检测电阻R2B,当驱动电流达到大约10mA的时候让Q2导通,拉下Q1基极电位,限制输出,这样就达到了限流目的,不怕输出短路。
以前的731A是直接用运放输出,这样有危险。尽管运放有短路保护,但电流偏大(25mA)、短路电流不能控制,短路后运放发热特性改变,恢复时间慢。
U2的基极是基准的检测点,但内部的三极管有较大的电压放大倍数,反应在集电极的输出上已经放大很多倍,这样对运放U1就要求比较低了,对这对比运放的基准电压(R5、R6与R3对10V的分压而来)也要求下降,因此U2才称为参考放大器。

后来在1983年,Fluke研制了体积很大的732A,电路其实与731A一样,只不过采用了更好的元件,关键部分做了恒温。制造初期指标为6ppm/a,后来提高到3ppm/a。有了732A后,Fluke把自己的电压基准从标准电池转换了过来。同时,这个基准当时由于生产时间较早,没有什么竞争的,因此卖出很多,我国也买了不少。现在国外的开始有陆续被淘汰的,因此二手市场上能见到,包括国内的二手。
732A是第一款能够作为参考基准使用的固态基准,除了采用成熟的电路和恒温技术外,主要是与关键元件的筛选和测试分不开的。

 


 


 


 



后来在1992年,Fluke对732A进行了改进/改造,生产了732B(和734A,为四个732B合在一起)。最显著的变化就是体积。左边实际上是752A,但与732A是完全一样的大小,右边的732B小了很多。

 



关键电路采用了贴片,显著缩小了体积与功耗,电池从原来的24V大体积12小时时间变成单个通用(12V 7Ah那种)且能连续使用72小时。另外,可以把4个732A放到一个壳子里形成734A(但仅仅是放到一起而已)。指标从3ppm/a修改到了2ppm,这个有点勉强了。

 


 

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