Este circuito es de la hoja de datos de la referencia de voltaje famoso LTZ1000 . ¿Alguien puede explicar cómo funciona el circuito en detalle? Particularmente el OpAmp.
Encuentrootrocircuitosimilarsinusarunamplificadoroperacionalenellibro"Fuentes de corriente y referencias de voltaje" por Linden T. Harrison.
Creo que hay algo similar. Mi pregunta ahora es ¿de qué podemos beneficiarnos con el amplificador operacional?
El zener y la resistencia de 120 ohmios forman un brazo de un puente. La resistencia de 30K y BJT forman el otro brazo. El puente se equilibrará cuando el transistor \ $ V_ {CE} \ $ sea el mismo que el \ $ V_ {BE} \ $. El op-amp obliga a dicho puente a equilibrarse.
En condiciones de equilibrio, la corriente a través del zener es de aproximadamente 5 mA (se mantiene constante). El transistor \ $ I_C \ $ es aproximadamente 220uA.
El voltaje de salida es el voltaje zener más \ $ V_ {BE} \ $. En el voltaje que el fabricante ha elegido para el zener enterrado (7.2V - \ $ V_ {BE} \ $), el coeficiente de temperatura positivo del zener coincide con el coeficiente de temperatura negativo de \ $ V_ {BE} \ $, por lo que el coeficiente de temperatura es cercano a cero y la tensión de salida es nominalmente de 7.2V.
En los viejos tiempos (antes de que las referencias de IC de alto rendimiento se hicieran comunes), una de las mejores referencias que podía comprar era la 1N821A (y sus primos), que tienen un diodo internamente en serie con un zener (se puede decir esto indirectamente de la hoja de datos porque el diodo bloquea la corriente "inversa" hasta un máximo de unos pocos uA) .
Por supuesto, en el venerable LTZ1000, el tempco generalmente se mejora aún más al estabilizar la temperatura del troquel a una temperatura superior a la ambiente utilizando el calentador interno y el sensor de temperatura.
El diodo zener tiene un coeficiente de temperatura positivo de, según la hoja de datos, \ $ + \ frac {2mV} {^ \ circ C} \ $ mientras que la unión del emisor de base tiene un coeficiente de temperatura negativo de \ $ - \ frac {2mV} {^ \ circ C} \ $
Suponiendo que el amplificador operacional tiene retroalimentación negativa, los terminales de entrada tienen el mismo voltaje. Dado que la base y el colector del transistor están conectados a través de los terminales de entrada, este transistor es esencialmente un diodo BJT conectado (la base y el colector tienen el mismo voltaje).
Luego, suponiendo que la corriente de base es insignificante, la tensión de salida es, por KVL
$$ I_ {ZD} \ cdot 120 \ Omega + I_E \ cdot 30k \ Omega $$
Para que la tensión de salida sea constante con la temperatura, debemos tenerla
$$ \ frac {\ parcial I_ {ZD}} {\ parcial T} \ cdot 120 \ Omega + \ frac {\ parcial I_E} {\ parcial T} \ cdot 30k \ Omega = 0 $$
Claramente, esto requiere que los coeficientes de temperatura para el diodo Zener y el transistor tengan signos opuestos.
La elección de los valores de resistencia depende de una serie de variables dependientes del proceso que están fuera del alcance de esta respuesta.
El amplificador operacional alimenta el zener enterrado y aumenta drásticamente el PSRR y mejora la regulación de la línea; crea un LDO ultra estable de 7.2 V que alimenta el zener enterrado y la unión del emisor de la base. La corriente de Zener enterrada se define por la resistencia de 120 y la corriente de colector definida por la resistencia de 30kΩ. Esto, junto con la temperatura del calentador, crea el punto de polarización ideal donde el TC del zener enterrado es opuesto al TC de la unión del emisor de base de Q1. En la práctica, será necesario ajustar la temperatura del calentador para ajustar este punto cero de TC con R4: R5 en la hoja de datos de LTZ1000A, la relación nominal para R4: R5 = 12,5: 1 para LTZ1000A y 12: 1 para LTZ1000.
Lea otras preguntas en las etiquetas op-amp