这个斜坡发生器电路是如何工作的？

Question

电路取自模拟对话，第3卷，1969年3月，文章标题为噪声和运算放大器电路电路是斜坡发生器，但我不知道它是如何工作的。顶部的晶体管是齐纳管的电流源，但齐纳管在这里的作用是什么？此外，为什么它需要2个PNP晶体管？我想一个是给电容器放电。

Answer 1

随示意图发布的文章很好地解释了操作，我通过此链接的屏幕截图复制了以下文章：
https://www.analogical.com/media/en/alogical-dialogue/volume-3/number-1/articles/volume3-number1.pdf#page=1

我怀疑是仪器工程师写的；关于“如果有必要在烤箱或电热浴中”的说法有点勉强。这是一个严肃的工具包，具有良好的精度：“线性检查表明，在1mV公差范围内，没有偏离直线。”

以下是我对其操作的解释：
作为起点，那篇文章中发布的框图很有帮助（但可能会因为极性的改变而混淆，我稍后将解释）：

精密电流源由齐纳管、电阻器和运算放大器组成。opamp输出移动电压一侧齐纳管的电压与电容器的电压一致，以在电容器电压变化时保持电阻器两端的电压恒定。这就是术语“以引导方式”的含义。进入电容器的电流与电阻器中的电流相同，假设流向其他两个节点的电流为零（其他两个结点是开关和运算放大器输入）。

现在参考示意图：示意图中电流源的极性使得它将正时斜坡节点拉向负轨，而不是正轨，与方框图相反，这可能会导致混淆。

电路的其余部分非常简单：2N1311和2N930设置偏置电流齐纳管，不是运算放大器，也不是电容器斜坡电流。2N1131被错误地绘制为NPN，实际上，它是一个PNP（我怀疑它的收集器连接到op-amp的输出）。这部分电路旨在调整精度，只需看看2N930的偏置方法：它依赖于通过反向偏置硅二极管的泄漏电流！显然，这是一种用于温度控制环境中的精密应用的电路，而非通用电路。请参阅500-ohm电位器上的注释：“在输出运算放大器的情况下将其调零”。

此外，为什么它需要2个PNP晶体管？我想一个是给电容器放电。

嗯，两个PNP都对电容器放电；与正常连接的PNP相比，添加反向PNP可以使斜坡电压接近0V。2N2944的特点是用于逆变模式使用（发射极和集电极交换，也称为“反向有源模式”）；其优点是以较低的电流增益为代价降低Vce（sat）。这是数据表的标题，以及显示低Vce（sat）（~1mV）的片段。

Motorolla AN-470是关于这个主题（BJT逆变模式）的一个很好的资源：

https://dn790000.ca.archive.org/0/items/Motorola-SeminarsandApplicationBooksAN-470 iPod斩波器晶体管和电路/Motorola-EminarsandApplicationBooksAN-470 iPod斩波器晶体管和电路.pdf

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以下是文章中的屏幕截图：

图像的标题也很有用：

Answer 2

顶部的晶体管（PNP绘制不正确）不是齐纳的电流源-该工作是底部晶体管。他们正在平衡电流，以便操作放大器几乎不需要提供电流。这可能是一个技巧，可以在渐变期间保持芯片加热，以免影响op-amp Vo并导致渐变失真。

齐纳二极管是一种基准型二极管，在7.5mA电流下工作时温度非常低。

齐纳电压出现在微调器和tempco匹配的47.5kΩ电阻器之间，以产生恒定电流，使电容器充电至负电压。

我认为，使用并联正向和反向晶体管是将电容器重置为最小电压的另一个技巧。2N2944是一个“对称”晶体管，首先要注意非常高的发射极-基极击穿电压（等于集电极-基极击穿）和保证的非常低的“偏移电压”（Vce（sat）@Ie=0）。

Answer 3

齐纳在这里有什么意义？

恒定电阻（475K+（0至5K））上的恒定电压（齐纳）产生恒定电流。

输入/输出恒定电容的恒定电流产生电容电压的直线斜坡。显然，这是一条真正的直线。