Référence de la bande interdite Brokaw - Brokaw bandgap reference

La référence de bande interdite de Brokaw est un circuit de référence de tension largement utilisé dans les circuits intégrés , avec une tension de sortie d'environ 1,25 V avec une faible dépendance à la température. Ce circuit particulier est un type de référence de tension de bande interdite , nommé d'après Paul Brokaw , l'auteur de sa première publication.

Le circuit théorique d'un bandgap de Brokaw

Comme toutes les références de bande interdite indépendantes de la température, le circuit maintient une source de tension interne qui a un coefficient de température positif et une autre source de tension interne qui a un coefficient de température négatif. En additionnant les deux ensemble, la dépendance à la température peut être annulée. De plus, l'une des deux sources internes peut être utilisée comme capteur de température .

Dans la référence de bande interdite de Brokaw, le circuit utilise une rétroaction négative (au moyen d'un amplificateur opérationnel ) pour forcer un courant constant à travers deux transistors bipolaires avec des zones d'émetteur différentes. Par le modèle Ebers-Moll d'un transistor,

• Le transistor avec la plus grande surface d'émetteur nécessite une tension base-émetteur plus petite pour le même courant.
• La différence entre les deux tensions base-émetteur a un coefficient de température positif (c'est-à-dire qu'il augmente avec la température).
• La tension base-émetteur de chaque transistor a un coefficient de température négatif (c'est-à-dire qu'elle diminue avec la température).

La sortie du circuit est la somme de l'une des tensions base-émetteur avec un multiple des différences de tension base-émetteur. Avec des choix de composants appropriés, les deux coefficients de température opposés s'annuleront exactement et la sortie n'aura aucune dépendance de température.

Dans l'exemple de circuit illustré, l'ampli-op garantit que ses entrées inverseuses et non inverseuses sont à la même tension. Cela signifie que les courants dans chaque résistance de collecteur sont identiques, de sorte que les courants de collecteur de Q1 et Q2 sont également identiques. Si Q2 a une surface d'émetteur qui est N fois plus grande que Q1, sa tension base-émetteur sera inférieure à celle de Q1 d'une magnitude de kT / q * ln (N). Cette tension est générée à travers R2 et définit ainsi le courant I dans chaque branche comme kT / q * ln (N) / R2. La tension de sortie (à la sortie opamp) est donc VBE (Q1) + 2 * I * R1, ou VBE (Q1) + 2 * kT / q * ln (N) * R1 / R2.

Le premier terme (VBE) a un coefficient de température négatif; le deuxième terme a un coefficient de température positif (du terme T ). Par un choix approprié de N et R1 et R2, ces coefficients de température peuvent être annulés, donnant une tension de sortie qui est presque indépendante de la température. On peut montrer que l'amplitude de cette tension de sortie est approximativement égale à la tension de bande interdite (EG0) du silicium extrapolée à 0 K.

Voir également

• LM317

Les références

Liens externes

• Papier IEEE original (pdf)  - Il s'agit de l'article de 1974 décrivant le circuit.
• Une référence de tension de transistor et ce que la bande  interdite a à voir avec elle - Cette vidéo de 1989 présente Paul Brokaw expliquant sa référence de tension de bande interdite.
• Comment faire une référence de tension de bande interdite en une leçon facile par A. Paul Brokaw d'IDT
• ELEN 689-602: Introduction aux générateurs  de référence de bande interdite - Comprend une description détaillée et une analyse de la référence de bande interdite de Brokaw.
• The Design of Band-Gap Reference Circuits: Trials and Tribulations  - Robert Pease, National Semiconductor (Dans «The Best of Bob Pease», page 286, montre la cellule de Brokaw sur la figure 3)
• ECE 327: Exemple de référence de tension de bande interdite LM317  - Brève explication du circuit de référence de bande interdite indépendant de la température dans le LM317. Le circuit est presque identique, mais le document explique comment le circuit permet à différents courants à travers des transistors adaptés (plutôt qu'un seul courant à travers différents transistors) peut établir les mêmes tensions avec des coefficients de température opposés.