低壓基準電壓源電路的仿真分析畢業設計-資料下載頁

　　

【正文】 高，則兩端的電壓大于V2的導通電壓，使其發光。同理，由于TL431截止，通過的電流減小，使兩端電壓小于V1的導通電壓而熄滅。 TL431應用所注意的事項1. 首先，應該注意電流的問題：通常情況下，流過TL431電路的最小電流至少應該大于1mA，否則就會失去穩壓的特性，最大的電流不宜超過100mA，否則會毀壞TL431。2. 其次，應該注意功耗的問題。常見封裝的TL431。然而，在實際的電路中，TL431的消耗為是輸出電壓，是通過TL431的電流。因此，TL431才會輸出電流為100mA。由于受到了功耗限制的緣故，當輸出的電壓為15V時，只能輸出50mA的電流。3. 再次，應該防止TL431發生振蕩的問題。當TL431的輸出接有負載電容時，那么此時的電路可能會發生振蕩。但是當輸出的電壓大于15V時，就大于10mA，此時就可以完全避免振蕩的發生。4. 最后，應該注意取樣電路的電阻選取問題。取樣電路的電阻如何選取以及如何布放，這是必須得考慮的因素，因為它們會直接會影響到穩壓精度和溫度特性。因此考慮到這些因素后，就必須要選取噪聲小、功率裕大、溫度系數小的同型號精密電阻。本章小結 本章內容主要介紹了TL431的基本電路的組成，工作原理以及它的應用電路。通過對TL431電路的詳細介紹，得知在原理上，TL431是一個單端輸入，單端輸出的多級直流放大器。此外也進一步了解并掌握它的基本特性和廣泛的應用性。4. 高精度可調式精密穩壓電路TL431的仿真 Candence以及Specture仿真器的介紹 Cadence提供了為我們一個非常大的EDA軟件包，其中包括以下的內容：ASIC設計（全定制的IC設計工具Virtuoso Schematic Composerhe和電路仿真工具Analog Design Enviroment）、FPGA設計和PCB設計。在模擬電路仿真分析、電路圖的設計、自動布局布線以及版圖設計驗證方面具有很強的優勢，深受廣大技術人員的歡迎。 Specture是一個很重要的電路模擬器，它非直接的繼承了Spice（Simulation Program with Integreted Circut Emphasis）。Specture仿真器不僅僅能夠更加快速的、更好的收斂性支持現有的Spice分析，而且還能夠提供許多額外的功能。通過將Specture仿真工具引入集成電路設計的模擬仿真分析中，好處遠大于一個強大的分析工具本身。經過多年的作為CdsSpice（cadence早起的Spice類仿真工具）仿真工具以外選項之后，Specture已經完全被集成在Cadence下的AMS設計環境下。它作為仿真環境下標準的模擬電路仿真工具，為其提供Spice仿真，具有直流（DC）、瞬態（TRAN）、交流小信號（AC）等標準分析功能，也能夠提供基于工藝參數的靈敏度（sensitivity）、蒙特卡洛（Monte Carlo）的分析，還有基于電路拓撲（無源參數）的仿真分析，以及其它的重要電路分析功能。 整體電路的仿真 直流特性仿真 下圖為基準電壓源電路，把TL431的陰極與參考極短接，外接一個200的電阻，8V的直流電源。當TL431導通后，輸出電壓不隨電壓的增大而改變，也不隨著負載電阻的改變而改變。因此。 陰極與參考極短接基準電路接下來，對上述的完整內部電路進行Specture仿真驗證。下述的電路圖TL431陰極與參考極短接的簡化模型: 陰極與參考極短接基準電路通過對以上的電路圖進行仿真分析，在溫度為27，電源電壓Vdc為8V時，設電源電壓V為變量，從0到8V之間進行變化，直流仿真分析結果如下圖： 輸出電壓和輸入電壓的關系曲線通過上圖，可以得出：由于把TL431的陰極與參考極進行了短接，則當TL431導通后，輸出電壓趨于平穩，從而實現了基準穩壓，符合設計要求。 ，為了簡單起見，電路圖TL431為簡化的模型，實際的TL431電路圖為完整的內部結構圖。對以下的電路圖進行了直流仿真后，接下來進行瞬態特性的仿真分析 。瞬態變化時間設置從0到50us之間，輸入電壓源的波形為方波，周期為5us，幅度為5V，具體輸出電壓變化曲線如下所示： 瞬態仿真分析 通過上圖，可以得出，在溫度為27時，通過測量計算。 仿真電路如上的TL431基準電壓源電路圖，陰極與參考極相連，電源電壓=8V，電阻R為1K，對電路進行溫度特性分析，即輸出電壓和溫度的關系曲線。 參考端電壓和環境溫度的關系曲線通過上圖，當溫度從0~70變化時，參考端的電壓和環境溫度的關系曲線如上所示。基~，由公式 得到它相對的溫度系數是，具有相對較好的溫度特性。 電源抑制比仿真 交流電源的電壓為1V，直流電源的電壓為8V，掃描范圍為1HZ~100MHZ，溫度為27，通過交流仿真分析，TL431在整個工作電壓內的基準電源抑制比曲線如下： TL431的電源抑制比曲線通過上圖，可以看出，在低頻1HZ~HZ時，電源電壓抑制比在，當頻率高于 時，電源抑制比逐漸上升到。因此，具有較好的電源抑制比。 開環電壓增益指的是在無負反饋的情況下，即開環狀態下，運算放大器的放大倍數，其簡稱。一般約是上千~數萬倍之間，其表示的方法通常有dB和。頻率為100HZ~10MHZ，開環電壓增益和頻率關系曲線如下所示： 開環電壓增益和頻率關系曲線由上圖可知，在低頻的時候，開環電壓增益達到47dB，在頻率高于后，開環電壓增益逐漸減小。 應用電路的仿真為了進一步的對TL431進行分析，如下圖是串聯穩壓基準電路： 串聯穩壓基準電路圖令R1=15V，R2=5V，輸入電壓，通過直流仿真分析，具體的曲線圖如下： 串聯穩壓基準的TL431參考端電壓隨著電源電壓的變化曲線 串聯穩壓基準電路的輸出端電壓隨著電源電壓的變化曲線通過對以上電路的直流仿真分析，驗證了公式： （） 因為，R1是R2的3倍，因此輸出端的電壓應該是TL431參考端電壓的4倍，得出 ， ，輸出結果基本相等。 本章小結本章對TL431進行了仿真分析，包括直流、瞬態、交流、溫度特性、開環增益等的仿真分析，驗證了電路設計的合理性，得知TL431的確是一種較高精度、低溫漂的可調穩壓管。結論基準電壓源已經被廣泛的運用在集成電路中，具有良好的精度和穩定性無疑是基準電壓源最大的特點，它們也會直接影響到整個電路的性能。隨著電子產業的不斷蓬勃發展，相信在今后的若干年里，生活中對基準源的功耗，電源抑制比，穩定性以及工作的最小電壓等方面提出更高的要求。本文通過對TL431基準電路的仿真分析，進一步了解了TL431的應用電路，為今后對基準電路的深入學習打下了堅實的基礎。由此，我們可以對TL431的主要性能概括如下：1. ~36V；2. ；3. 全溫度范圍內溫度特性平坦，典型值為50ppm/；4. 噪聲輸出電壓低；5. 快速開態響應，啟動時間非常快；6. 很可靠的穩定性；上述結果表明，TL431的確是一種較高精度、低溫漂的可調穩壓管。在電路設計中，越來越受到人們的歡迎。 致謝首先對我的導師XXX教授致以崇高的敬意，并感謝他對我的教誨與指導。他個人具有嚴謹的學術態度，同時對工作充滿了熱情與激揚，作為他的學生，我深深的感到自豪。在他的指導下，我感觸深刻，培養了我獨立學會思考，獨立解決問題，獨立完成任務的能力。因為他的學術態度才讓我能夠一直堅持下去，領導我靜下心來去做很多事情。在每一個攻堅階段，他都會提出許多寶貴的意見，指引著我，讓我受益匪淺。其次，還要感謝我的學長XX，是他為我提供了雙極型模型文件，同時在仿真分析的過程中，也給我了一定的幫助。感謝我的所有老師，正是因為他們對教學的嚴謹與細致，才讓我得以順利畢業。感謝所有的驗收以及答辯的老師，他們對我提出了許多珍貴的意見，我深深認識到自己的不足，讓自己繼續努力，不斷奮斗。最后再感謝XXXX大學對我四年的培養，讓我學會了如何做人，如何做事。作為一個即將進入研究生的學生來說，畢業設計只是自己人生不斷追求學問的一個開始，許許多多的科學知識需要去探索，我會牢記當代大學生的使命，為了夢想，為了目標不斷的去奮斗，去拼搏，不忘老師的教誨，端正學習態度，爭取開創屬于自己的天地。參考文獻[1]《擬集成電路的分析與設計》[M]，Paul R,Gray,Paul ,Stephen ，高等教育出版社，2003:383402[2]《模擬CMOS集成電路設計》[M]，（美），陳貴燦、程軍、張瑞智等譯，西安交通大學出版社， [3]《低頻電子線路》[M]，劉樹林，程紅麗著，機械工業出版社， [4]《電子模擬技術基礎》模擬部分（第五版）[M]，康華光等著，高等教育出版社， [5]《實用電子電路設計與調試（電源電路）》[M]，陳梓城等著，中國電力出版社，[6]《數字電子技術基礎》[M]，閻石著，高等教育出版社，[7]《COMS模擬集成電路分析與設計》[M]，吳建輝著，電子工業出版社，[8]《模擬集成電路分析與設計》[M],洪志良著，科學出版社，2005[9]《模擬集成電路的分析與設計》[M],張曉林等譯，高等教育出版社，[10]《模擬集成電路設計精粹》[M],陳瑩梅譯，清華大學出版社， [11]《模擬集成電路與系統》[M]，池保勇著， 清華大學出版社，2009[12]《一種新型高精度CMOS帶隙基準源的設計》[J],朱宗超，楊發順，丁召，王基石等,現在電子技術, 43