Beim Betrachten des LM399-Datenblattes habe ich festgestellt, dass in der tragbaren Kalibratoranwendung ein 5k-Widerstand zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers und dem nicht invertierenden Eingang vorhanden ist. Es sieht so aus, als würde es mit dem 200k-Widerstand einen Spannungsteiler bilden, aber ich kann nicht herausfinden, warum sie das dort haben?
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Mark Omo
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Antworten:
Der LM399 benötigt einen Betriebsstrom zwischen 0,5 mA und 10 mA, aber der 200-kOhm-Strom kann nicht genügend Strom für einen ordnungsgemäßen Betrieb liefern. Er kann jedoch zum "Starten" des Geräts verwendet werden.
Die Spannung ist während des Startvorgangs möglicherweise nicht sehr genau, beträgt jedoch einige Volt, und der Operationsverstärker erzeugt eine gewisse Verstärkung und liefert dann genügend Strom durch die 5 kOhm, um den LM399 ordnungsgemäß vorzuspannen.
Unter der Voraussetzung, dass sich der Ausgang bei etwa 10 Volt stabilisiert hat, beträgt der Vorspannungsstrom in den LM399 ungefähr 10 Volt minus 6,95 Volt geteilt durch 5 kOhm = 0,61 mA, dh im Bereich für einen ordnungsgemäßen Betrieb.
Außerdem wird dieser Strom ziemlich konstant gehalten, da der 10-Volt-Ausgang konstant bleibt. Dies bedeutet eine geringe Eigenerwärmung (der Strom liegt 20% über dem erforderlichen Minimum) und dieser Strom ändert sich auch dann nicht, wenn der Versorgungseingang von 12 Volt auf 18 Volt ansteigt.
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Diese Anwendung gibt an, dass der Eingang 12 bis 18 V betragen kann und der Zener einen 200k-Pullup benötigt, um zu starten, und dann hält der 10V + 5k den konstanten Vorspannungsstrom aufrecht.
Da dies eine positive Rückkopplung ist, jedoch mit einer Verstärkung im OA von ~ 1,3, ist die Rückkopplungsschleife von 5 K zum ESR des Zener von <30 Ohm mehr als ausreichend gedämpft, um eine Oszillation für die Schleifenverstärkung << 1 und die Konstante Iz zu verhindern.
Iz = 3 V / 5 k = 0,6 mA, wodurch die Selbsterwärmung verringert wird, hilft der internen Heizung, in wenigen Sekunden die Stabilitätstemperatur zu erreichen.
Der 6,95 V ist im Wesentlichen ein Standard-6,3 V-Zener in Reihe mit einem Vbe von 0,65 V bei 0,6 mA, wodurch Abweichungen aufgrund von ESR durch epi-Prozesskontrollen minimiert werden.
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Es ist eine Bootstrap-Vorspannungsschaltung. Der LM399 bestimmt seinen eigenen Vorspannungsstrom meist aus der Ausgangsspannung von 10,00 V.
Der 200K wird zum Starten verwendet. Er muss sicherstellen, dass die Eingangsspannung zum nichtinvertierenden Eingang die negative Offset-Spannung des Operationsverstärkers überschreitet, da sonst die Schaltung möglicherweise nicht richtig startet.
Aufgrund des Bootstraps ist die Zenerimpedanz für die Leitungsregelung von viel geringerer Bedeutung als wenn die 200K reduziert würden, um die gesamte Vorspannung bereitzustellen. Im schlimmsten Fall liefert der 200K 55 uA (bei 18 V in), während der 5K-Widerstand 610uA liefert, sodass die Leitungsregelung um mehr als 10: 1 verbessert wird, indem einfach ein kostengünstigerer Widerstand verwendet wird.
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