Расчет токовое зеркало
В основной схеме, изображенной на рис. Этот температурный эффект можно компенсировать путем уменьшения базового потенциала на на каждый градус. Для этого можно соединить последовательно диод и резистор как показано на рис. Выходной ток Тогда получим Благодаря тому что ток пропорционален току схема называется токовым зеркалом.
Поиск данных по Вашему запросу:
Расчет токовое зеркало
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
Порядок выполнения работы. 1. Исследование источника тока на рис
К первым относит Найдем значение выходного тока в зависимости от тока управления. А управляющий ток определяется как. С учетом двух последних выражений можно записать:. Предыдущий анализ транзисторной пары токового зеркала был проведён в предположении полной идентичности обоих транзисторов.
Рассмотрим, что происходит в реальной ситуации, когда это предположение не выполняется. Например, даже у 2-х ИС - транзисторов идентичной конструкции, которые расположены в непосредственной близости друг к другу на одном кристалле ИС, существуют небольшие различия в электрических характеристиках. Наиболее важное различие между двумя идентичными транзисторами состоят в ширине базы W. Это различие в ширине базы проявляется в различных коэффициентах усиления по току и становится причиной появления напряжения смещения U см.
Разновидности схем простого токового зеркала: токовое зеркало с уменьшенным значением выходного тока. Ещё один способ получения выходного тока, кратного управляющему, состоит во включении дополнительного резистора в цепь эмиттера выходного транзистора. По этой формуле, зная необходимое значение выходного тока можно рассчитать значение сопротивления R Э2. Это очень важно, так как во многих интегральных схемах требуются токи порядка микроампер или меньше.
И если использовать схему простого токового зеркала, то в качестве управляющего сопротивления необходимо применять мегаомные сопротивления, изготовление которых в полупроводниковых интегральных схемах невозможно или сопряжено с определенными трудностями. Кроме уменьшения значения выходного тока при неизменном управляющем токе, введение резистора в цепь эмиттера изменяет в лучшую сторону значение выходной проводимости.
Для расчета выходной проводимости g 0 для этой схемы источника тока необходимо записать полное уравнение для выходной проводимости транзистора стр.
Сопротивление транзистора в диодном включении определяется по формуле:. И с учетом того, что и выражение для выходной проводимости примет вид. Найдем коэффициент влияния источника питания для данной схемы. Нам известно следующее выражение связывающее выходной и управляющий ток:. ТЗ в раз. Рассчитаем температурную нестабильность выходного тока источника тока с уменьшенным значением выходного тока.
Для этого необходимо взять производную от выходного тока по температуре с учетом того, что управляющий ток зависит от температуры и j T прямо пропорционально зависит от температуры:.
Разновидности схем простого токового зеркала: токовое зеркало с эмиттерными сопротивлениями. Значительно лучшие характеристики имеют ИТУТ с эмиттерными резисторами, показанные на рис. Многоколлекторные p-n-p-транзисторы легко реализуются в стандартном биполярном техпроцессе при использовании горизонтальных латеральных структур. Другими преимуществами ИТУТ с эмиттерными резисторами является возможность получения широкого диапазона коэффициентов передачи, так как он определяется отношением сопротивлений эмиттерных резисторов, увеличенное выходное дифференциальное сопротивление, температурная стабильность выходного тока, обусловленная отрицательной обратной связью ООС через эмиттерные резисторы, малый уровень выходного шума.
Эмиттерный резистор уменьшает уровень выходного шума источника тока, особенно значительно при высоком сопротивлении базовой области, что важно для современных ИС, которые из-за предельно малых размеров имеют значительные сопротивления полупроводниковых областей эмиттера, базы, коллектора. Рассчитаем значение выходной проводимости. Для расчета выходной проводимости g 0 для этой схемы источника тока необходимо записать полное уравнение для выходной проводимости транзистора:.
С учетом этого запишем значение для выходной проводимости:. Простое ТЗ обладает одним недостатком: выходной ток несколько изменяется при изменении выходного напряжения, то есть выходное сопротивление схемы не бесконечно.
Это связано с тем, что при заданном токе транзистора VT2 напряжение U БЭ и, следовательно, ток коллектора слегка меняется в зависимости от коллекторного напряжения проявление эффекта Эрли. Источник тока, представленный на Рис.
Благодаря транзистору VT3 потенциал коллектора транзистора VT1 фиксирован и на удвоенную величину падения напряжения на диоде ниже, чем напряжение питания. Транзистор VT3 можно рассматривать как элемент, который передаёт ток в нагрузку. Взаимная компенсация базовых токов. Для анализа будем считать все транзисторы идентичными.
Запишем выражение для тока I Разбаланс токов из-за наличия напряжения смещения рассчитывается аналогично схеме простого токового зеркала:. Понятно, что чем лучше источник тока, тем меньше проводимость и при идеальном источнике тока равна 0. Для определения динамической выходной проводимости этой схемы представим динамическую проводимость между коллектором и эмиттером транзистора VT3 g КЭ в виде проводимости, внешней по отношению к транзистору.
Складывая токи на коллекторе VT3 получаем:. Для нахождения TKI3 необходимо взять производную от выходного тока по температуре и разделить на ток I3. Высокоточные ИТ : Целый ряд высокоточных повторителей тока показан на рис. В большинстве решений максимальное выравнивание входного и выходного тока достигают за счет схемотехнического подобия входных и выходных цепей.
Аналитические выражения для коэффициентов передачи повторителей тока приведены в табл. Для максимального увеличения точности повторения тока необходимо избежать использования части входного тока для управления ИТ. Такое схемотехническое решение возможно при использовании полевых транзисторов. В ИТ на рис. При уменьшении входного тока Iinp значительно уменьшается суммарный базовой ток Q1 и Q2, в результате чего напряжение на обратно смещенном переходе затвор-исток J1 потенциал затвора выше, чем истока увеличивается, и коллекторный переход входного транзистора Q1 может сместиться в прямом направлении.
Избежать потери работоспособности ИТ при малых входных токах можно при использовании технологического процесса, гарантирующего получение напряжения отсечки величиной 0, Другим решением может быть применение модифицированного ИТ, показанного на рис.
Для исключения влияния базовых токов на режим работы и предотвращения прямого смещения коллекторного перехода Q1 необходимо, чтобы в диапазоне допустимых входных токов, температур и разброса параметров полевых транзисторов выполнялись условия:.
Выполнение неравенства 12 можно обеспечить при интегральном исполнении за счет выбора ширины канала ПТУП в соответствии с выражением:. Соотношение 8 показывает, что для увеличения выходного дифференциального сопротивления источника тока необходимо увеличивать сопротивление эмиттерного резистора.
Этот подход используется в каскодных ИТ, в которых вместо высокоомного резистора используется выходное дифференциальное сопротивление транзистора. Типичный представитель каскодного ИТ — "токовое зеркало Уилсона" рис. Источники опорного напряжения: Основные соотношения. Источник напряжения - элемент электрической схемы, который вырабатывает выходное напряжение U 0 , не зависящее от величины нагрузки источника напряжения, или, что то же, от источников напряжения и тока.
Несмотря на то, что не возможно создать идеальный источник напряжения, как и идеальный источник тока, можно сконструировать электронные схемы, близко аппроксимирующие характеристики идеального источника напряжения, которые используются по отдельности или совместно.
Один способ базируется на использовании свойства транзистора преобразовывать импеданс, что в свою очередь связано со свойством усиления транзистора по току. Другой способ базируется на свойствах усилителя с отрицательной обратной связью. Рассмотрим действие эмиттерного повторителя на выходное сопротивление источника опорного напряжения. Определим напряжение на выходе источника U ВЫХ. Напряжение на базе транзистора VT1 определяется как сумма напряжения стабилитрона и падения напряжения на диоде:.
Напряжение на эмиттере транзистора VT1 меньше напряжения на базе приблизительно на 0. Определим выходное динамическое сопротивление. Выходное динамическое сопротивление определяется по формуле:. Для получения выражения для расчета выходного динамического сопротивления необходимо найти выражение для изменения выходного напряжения при изменении выходного тока. Базовый ток транзистора, что вызывает изменение падения напряжения на омическом сопротивлении базы - ;.
Ток через стабилитрон, из-за изменения базового тока, что ведет к изменению напряжения на стабилитроне - ;.
Изменение напряжения на стабилитроне, с учетом того что изменение тока через стабилитрон равно изменению базового тока, определяется следующим образом:. Подставив выражения Ф. Как видно это уравнение совпадает с уравнением для выходного сопротивления эмиттерного повторителя. Простейший метод получения опорного напряжения состоит в том, что нестабилизированное входное напряжение прикладывают через токоограничивающий резистор к стабилитрону рис.
Здесь r ст - дифференциальное сопротивление стабилитрона. Оно приблизительно обратнопропорционально току, протекающему через стабилитрон, поэтому при заданном входном напряжении увеличением сопротивления резистора R невозможно добиться повышения коэффициента стабилизации. Важным фактором для выбора стабилитрона является величина шумовой составляющей напряжения стабилизации, которая сильно возрастает при малых величинах тока. Недостатком схемы на рис.
Существенного повышения коэффициента стабилизации можно достичь, если токоограничивающий резистор заменить источником стабильного тока, например, на полевом транзисторе. В этом случае К ст может превысить Можно существенно улучшить характеристики источника опорного напряжения, если использовать в его составе операционный усилитель рис. Коэффициент стабилизации в такой схеме определяется главным образом коэффициентом влияния источников питания Kв. Выходное сопротивление этой схемы составляет десятые доли ома.
Поскольку напряжения на входах ОУ практически равны, выходное напряжение источника опорного напряжения. Таким образом, колебания выходного напряжения источника опорного напряжения, выполненного по схеме на рис. Существенно бoльшие значения имеют температурные колебания опорного напряжения. Температурный коэффициент напряжения стабилизации стабилитрона ТКН определяется как отношение относительного приращения напряжения стабилизации к приращению температуры:.
Для малых напряжений стабилизации он отрицателен, для больших - положителен. Минимума по абсолютной величине этот коэффициент достигает при напряжениях стабилизации около 6 В. Обе части схемы нагреватель и ИОН изготавливаются на одном кристалле, который помещается в теплоизолированном корпусе. Температурно независимый источник опорного напряжения - электрическая схема, предназначенная для получения выходного напряжения, не зависящего от температуры.
Конечно, практически невозможно достичь полной независимости от температуры, особенно в широком температурном диапазоне. Изменение выходного напряжения схемы источника опорного напряжения с температурой называется температурным коэффициентом напряжения, или. В большинстве случаев желательно, чтобы опорное напряжение как можно меньше зависело от напряжения питания; иными словами, чтобы было реализовано заметное уменьшени е потребляемой мощности.
Кроме того, желательно, чтобы выходное напряжение как можно меньше зависело от тока в нагрузке, или выходного тока, то есть схема должна иметь низкое выходное сопротивление. Источник напряжения, следовательно, сочетает низкий ТКU, низкое выходное сопротивление.
Такой метод носит название термокомпенсация.
Источники тока на полевых и биполярных транзисторах.
Известно, что ток коллектора транзистора, работающего в активном режиме, равен току базы, помноженному на коэффициент усиления?. Также известно, что соотношение между величиной тока коллектора и тока эмиттера называется?. Поскольку ток коллектора равен току базы, помноженному на коэффициент? Поэтому для каждого транзистора справедливо следующее уравнение?
Источники тока. Простое токовое зеркало. Разбаланс токов в ветвях
В современной схемотехнике, особенно в интегральном исполнении, в качестве нагрузок широко используют источники тока или, как их ещё называют, генераторы стабильного тока ГСТ. Для получения активных источников тока в качестве динамической нагрузки чаще всего используют отражатели тока ОТ -токовое зеркало. Выходное сопротивление такого источника равно выходному со противлению каскада с общим эмиттером. Недостаток такого источника - в относительно низком выходном сопротивлении и наличии эффекта модуляции h 2lэ под действием U к из-за изменения нагрузки. Усовершенствованные в этом отношении генераторы тока показаны на рис. В первом случае - за счёт применения каскада, во-втором - усовершенствованного составного транзистора рис. Однако наиболее простые двуполярные генераторы тока можно получить с применением полевых транзисторов рис.
Токовое зеркало
By tok13 , May 20, in Схемотехника для начинающих. Никак не могу найти расчеты токового зеркала, хочу разобраться в этой схеме, кто знает как, подскажите Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6. Сколько зададите тока левым нижним резистором в коллектор левого транзистора соответственно, и в базу правого , столько же получите с коллектора правого.
Вы точно человек?
Найдем значение выходного тока в зависимости от тока управления. А управляющий ток определяется как. С учетом двух последних выражений можно записать:. Предыдущий анализ транзисторной пары токового зеркала был проведён в предположении полной идентичности обоих транзисторов. Рассмотрим, что происходит в реальной ситуации, когда это предположение не выполняется. Например, даже у 2-х ИС - транзисторов идентичной конструкции, которые расположены в непосредственной близости друг к другу на одном кристалле ИС, существуют небольшие различия в электрических характеристиках.
4.4. Токовое зеркало Уилсона
Токовое зеркало — элемент транзисторной схемотехники , представляющий собой генератор тока , управляемый входным током, в котором входной и выходной токи имеют разное направление и один общий вывод источника питания, причем соотношение токов коэффициент отражения сохраняется постоянным в широком диапазоне и мало зависит от напряжения и температуры. Классическая схема токового зеркала содержит два транзистора одинаковой проводимости с резисторами в коллекторных цепях. Соотношение номиналов резисторов определяет коэффициент отражения, который может быть как меньше, так и больше единицы но не выше коэффициента передачи тока выходного транзистора , если резисторы отсутствуют - ток передается в соотношении Необходимым условием точности работы токового зеркала являются хорошая температурная связь и конструктивная идентичность транзисторов, что легко реализуется в составе интегральных схем , поэтому токовые зеркала там широко используются. Управляющий входной ток [1] подается на соединенные вместе базу и коллектор входного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Повышение напряжения на базе до определенного уровня приводит к открытию транзистора и появлению его коллекторного тока, который отбирая на себя большую часть входного тока, начинает препятствовать дальнейшему росту напряжения на базе. Таким образом на соединенных вместе базе и коллекторе входного транзистора всегда устанавливается напряжение соответствующее порогу открытия транзистора при соответствующем токе коллектора, который равен входному управляющему току минус небольшие токи баз входного и выходного транзисторов.
Источник тока и токовое зеркало
Расчет токовое зеркало
От схемы смещения с использованием согласованной пары транзисторов легко перейти к так называемому токовому зеркалу рис. В результате оказывается заданным режим схемы, и транзистор , согласованный с транзистором лучше всего использовать монолитный сдвоенный транзистор , передает в нагрузку такой же ток, что задан для. Классическая схема токового зеркала на основе согласованной пары биполярных транзисторов. Отметим, что положительное питающее напряжение принято обозначать , даже в тех случаях, когда используются транзисторы р-п-р-типа.
Токовое зеркало на транзисторах Т5, Г6 является активной нагрузкой и служит для увеличения коэффициента усиления, а токовое зеркало на транзисторах Т7, Т обеспечивает эмиттерный ток. Транзистор Т, сравнивает выходное напряжение дифференциального усилителя с фиксированным напряжением и переводит в насыщение составной транзистор Т1а, Тц, который таким образом подает мощность на нагреватель в случае, если термистор охлажден слишком сильно. В данной схеме этот резистор включает защитный транзистор Ti2, если величина выходного тока превышает 6 А; тем самым отключается сигнал с базы составного транзистора Тю, Гц и предотвращается выход схемы из строя. Работа токового зеркала программируется путем задания коллекторного тока транзистора Тх. Напряжение UR3 для 7j устанавливается в соответствии с заданным током, температурой окружающей среды и типом транзистора. Схема токового зеркала на транзисторах рпр-типа представлена на рис.
Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве функционального узла различных устройств усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения например, операционных усилителях ОУ , стабилизаторах напряжения, компараторах. Технический результат - повышение точности передачи по току токового зеркала, уменьшение напряжения смещения нуля, повышение коэффициента ослабления входного синфазного сигнала. Токовое зеркало содержит входной повторитель тока 1 , имеющий вход 2 , основной выход 3 и общий выход 4 , входной транзистор 5 выходного эмиттерного повторителя, база которого соединена с основным выходом 3 входного повторителя тока. В схему введен масштабирующий повторитель тока 6 , вход 7 которого связан с общим выходом 4 входного повторителя тока 1 , а выход 8 подключен к эмиттеру входного транзистора 5 выходного эмиттерного повторителя. Качественные показатели многих аналоговых устройств определяются параметрами токовых зеркал. Именно этим объясняется большое число патентов, посвященных данному подклассу функциональных узлов []. Ближайшим прототипом фиг.
Часто используемой схемой на биполярных транзисторах является так называемое токовое зеркало , которые служит в качестве простого стабилизатора тока, обеспечивающего почти неизменный ток через нагрузку в широком диапазоне сопротивлений нагрузки. Поэтому, если у нас есть способ удерживать постоянным ток эмиттера, то транзистор будет работать, стабилизируя ток коллектора на неизменном значении. Помните, что переход база-эмиттер биполярного транзистора представляет собой не что иное, как PN переход, подобный диоду, и что "диодное уравнение" показывает величину тока, протекающего через PN переход, с учетом прямого падения напряжения и температуры перехода:. Если напряжение и температуру перехода поддерживаются постоянными, то ток PN перехода будет постоянным.
УУУРРАААА,НАКОНЕЦТО,ЗАБЕР
Это не так.