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带隙基准参考电压源的温度特性 LTspice仿真结果

news 2026/5/12 0:56:33

简介：本文通过LTspice仿真分析了带隙基准电压电路的工作特性。实验测试了不同工作电流(0.1-5mA)下参考电压随温度(-55℃~125℃)的变化情况，发现存在最佳工作电流使输出电压变化最小(1.6mA时仅变化14.3mV)。研究还表明，调整电路参数会显著影响性能：当R3从6k增至12k时，最小电压变化范围增大至140mV；改用2N3904三极管后，最优工作电流变为2.7mA，电压变化26.24mV。仿真结果验证了带隙基准电压电路的性能与器件参数和工作电流的密切关系。

关键词：带隙参考电压，LTspice

分离元器件构成的参考电压电路
AN-42 IC Provides on-Card Regulation for Logic Circuits

01参考电压LTspice仿真

一、仿真背景

在这篇TI的技术文档中，介绍了稳压芯片内部电路的工作原理。其中，基于带隙基准电压源提供了温度稳定的参考电压源。后面在LTspice中搭建这个参考电压，查看一下它的工作特性。

二、仿真结果

在 LTspice中搭建仿真文献中的电路。使用恒流源给电压源提供工作电流。测量工作电流从 0.1mA 逐步变化到 5mA，每隔 0.1mA变化一次。绘制出温度从 -55 摄氏度变化到 125摄氏度对应的输出参考电压。查看一下不同的工作电流下输出电压变化情况。通过结果来看，不同的工作电流下，输出电压变化曲线不同。但是在其中的确存在着一个最佳的工作电流，对应的输出参考电压变化最小。

#!/usr/local/bin/python# -*- coding: gbk -*-#============================================================# TEST1.PY -- by Dr. ZhuoQing 2026-02-14## Note:#============================================================fromheadmimport*#------------------------------------------------------------length,data,time=tspload('aa','length','data','time')cdim=linspace(0.1e-3,5e-3,50)ddim=[]t=time[:length[1]]minid=10000minic=0foriinrange(len(length)):startid=sum(length[:i])endid=sum(length[:i+1])d=data[startid:endid]ddim.append(d)maxd=max(d)mind=min(d)deltad=maxd-mindifdeltad<minid:minid=deltad minic=cdim[i]printff(cdim[i],deltad)plt.plot(t,d,lw=2)printff(minid,minic)plt.xlabel("Temp(C)",color="steelblue",fontsize=24)plt.ylabel("Voltage(V)",color="steelblue",fontsize=24)plt.grid(True,which='both',linestyle='--',alpha=0.7)plt.tight_layout()plt.show()#------------------------------------------------------------printf("\a")#------------------------------------------------------------# END OF FILE : TEST1.PY#============================================================

将仿真结果从 LTspice中导出，统计每个工作电流下对应的参考电压的变化范围。可以看到，在工作电流为 1.6mA的时候，对应的参考电压变化范围最小，温度从 -55摄氏度变化到 125摄氏度，参考电压仅仅变化了为 14.3mV 。

修改一下电路中的参数，比如将这里的R3修改成12k，这样就加大了参考电路的正温度系数。进行仿真，检查不同工作电流下对应的电压变化。可以看到此时参考电压的变化就显得比较大了。对仿真的结果进行统计，在工作电流为 2.4mA的时候，对应的参考电压变化范围最小，即使最小的变化范围也增加到了 140mV左右了，比起之前的仿真结果，这个参考电压因为温度而产生的变化大了将近 10倍。

稍微修改一下R3，将它从6k修改为 7k，仿真结果显示，对应的输出电压温度变化不太大，在 1.5mA的工作电流下，输出参考电压为 32.7mV，比起6k下对应的输出变化范围大了一倍。将R3阻值改小，对应的参考输出电压范围同样也会发生变化。

将仿真电路中的 NPN 三极管修改型号。都修改为2N3904。对应的仿真结果也发生了较大的变化。在工作电流为 2.7mA 的时候，对应的参考电压变化最小，变化范围是26.24mV。