+10V高穩(wěn)定度基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路--內(nèi)有電子加熱器

電路的功能

使用帶隙基準(zhǔn)二極管或溫度補(bǔ)償式齊納二極管，即使采用恒定電流置偏，也不可能減少因環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生的變動(dòng)。本電路則是使用加熱電路使齊納二極管本身的溫度不變，從而達(dá)到提高電路穩(wěn)定度的目的，盡管電路消耗的電流較大，但穩(wěn)定度卻極好。要求盡量減少電壓變動(dòng)的場(chǎng)合（如測(cè)量?jī)x表、高電壓源的基準(zhǔn)電壓（它被放大數(shù)百~數(shù)千倍）等）可采用本電路。

電路工作原理

LM399內(nèi)部裝有電子加熱器，當(dāng)電源投入時(shí)有200MA的電流渡過(guò)，內(nèi)部溫度大約在10秒以內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定。LM399消耗電流為10MA，基準(zhǔn)電壓為6.95V可在6.6~7.3V之時(shí)調(diào)整，因此，輸出電壓若按10V設(shè)計(jì)，OP放大器A1的電壓放大倍數(shù)必須能在1.37~1.515之間變化。因?yàn)镽4=10K，所以R3的阻值為19.4~27K，采用了10K的可變電阻進(jìn)行調(diào)整。

齊納二極管的置偏電流為1MA~10MA，為了用1MA，R1=7.5K，其動(dòng)態(tài)電阻為0.5歐，如果置偏電流增加1MA，齊納電壓提高500UV，所以必須采用穩(wěn)定的+15V電源。

齊納二極管產(chǎn)生的噪聲電壓為7UV，最大50UV，為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，電路中加了由R2和C1組成的低通濾波器。

OP放大器可用兩種電源，但本電路采用的是+15V單一電源。下面計(jì)算一下OP放大器允許的漂移量，因?yàn)辇R納二極管的溫度系數(shù)是0.0002%/℃MAX，對(duì)于V2=6.95V的電壓來(lái)說(shuō)，其漂移電壓為14UV/C度，但是，電路的典型值應(yīng)是0.00003%/℃，OP放大器的電壓漂移為2.1UV，電路采用了低于此值的LM308A。

元件的選擇

OP放大器要選用失調(diào)漂移為1UV/℃以下的產(chǎn)品，如OP-07、UPC254A等低漂移型產(chǎn)品。決定OP放大器A1增益的R3和R4要盡量選用溫度系數(shù)小的元件。通常可變電阻的溫度系數(shù)都很大，可選用線繞電阻或盡量縮小變化范圍，但本電路為了克服齊納電壓的誤差，可變范圍卻設(shè)計(jì)得很大。

注釋

環(huán)境溫度與穩(wěn)定度

對(duì)于高性能、高穩(wěn)定度的測(cè)量?jī)x表來(lái)說(shuō)，電子電路的溫度特性很重要，必須選用溫度系數(shù)小的元件。但這是有限度的須探討使環(huán)境溫度恒定的方法。要整個(gè)裝置都保持恒溫成本就會(huì)過(guò)高，所以只能使主要部件的溫度保持恒定。

如果是個(gè)單個(gè)OP放大器等IC采用IC用恒溫槽比較方便。也可在小型機(jī)箱內(nèi)裝加熱器，制作簡(jiǎn)易的恒溫槽。

對(duì)于高增益直流放大器來(lái)說(shuō)，如果輸入端之間有溫差，就會(huì)產(chǎn)生超低頻噪聲，所以應(yīng)使±輸入端的接線長(zhǎng)度相等。另外空氣對(duì)流也會(huì)引起溫度差，元件采用部分模壓式效果也比較好。在性能要求嚴(yán)格的電路附近安裝發(fā)熱元件就等于故意制造溫差，所以應(yīng)盡量把這樣的元件布置在較遠(yuǎn)位置，否則就需要采取隔熱措施。