Sursa (oglinda) de curent

16
5/24/2010 Circuite integrate analogice 1 Sursa (oglinda) de curent simpl ă Este cea mai simplă sursă de curent și cea mai convenabilă pentru circuitele integrate analogice. Se obține din sursa de curent standard la care R 1 = R 2 = 0.

Transcript of Sursa (oglinda) de curent

Page 1: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 1

Sursa (oglinda) de curent simplă

Este cea mai simplă sursă de curent și cea mai convenabilă pentru circuitele integrate analogice.

Se obține din sursa de curent standard la care R1 = R2 = 0.

Page 2: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 2

Schema sursei de curent simple

RB

T2 T1

Ic2

Iref

Iout

IB1IB2

+ Vcc

Page 3: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 3

Pe bucla care include joncțiunile emitoare ale celor două tranzistoare putem scrie:

02c

refT

01c

outT2BE1BE I

IlnU

II

lnUUU (1)

Considerând tranzistoarele T1 și T2 identice, Ic01 = Ic02, expresia anterioară devine:

,II refout (2)

deci circuitul este oglindă de curent.

Page 4: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 4

Dacă ariile joncțiunilor emitoare nu sunt identice, atunci avem Ic01 Ic02. Din relația (1) rezultă:

2

1

02c

01c

AA

II

(3)

Raportul curenților Ic01 și Ic02 este dat de relația:

02c

01c

ref

out

II

II

(4)

în care A1 și A2 sunt ariile joncțiunilor emitoare ale celor două tranzistoare.

Page 5: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 5

Din relațiile (3) și (4) rezultă:

2

1

02c

01c

02c

01c

AA

II

II

(5)

Pentru un curent Iref obișnuit se poate reaiza un raport Iout/Iref până la valoarea 5, deoarece în continuare aria tranzistorului T1 devine exagerată. Pe scheme raportul se marchează prin cifre în apropierea emitoarelor.

Page 6: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 6

Chiar dacă tranzistoarele sunt identice, curenții nu vor fi în realitate egali din următoarele motive: curenții de bază nu sunt neglijabili, în special la curenți de colector mici sau la tranzistoare pnp-lateral, care au factorii mici. Acest lucru nu afectează totuși semnificativ egalitatea celor doi curenți.

factorii ai celor două tranzistoare nu sunt egali datorită efectului Early de modelare a grosimii bazelor. Astfel, dacă două tranzistoare identice lucrează la tensiuni UCE diferite (de exemplu UCE2 <UCE1), atunci și factorii lor vor fi diferiți (și anume 2 < 1).

Page 7: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 7

În cazul oglinzii simple tranzistorul T2 lucrează foarte aproape de saturație, având UCE2 = UBE2 0,6 V << UCE1. Ca urmare, datorită efectului Early rezultă 2 < 1.

Page 8: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 8

RB

T2 T1

Ic2 = 2IB

Iref

Iout = 1 IB

IBIB

+ Vcc

2,11,1I2I

III

2

1

BB2

B1

ref

out

(6)

Trebuie subliniat faptul că în tehnologie bipolară raportul Iout/Iref nu poate fi controlat exact prin dimensiunile tranzistoarelor.

Page 9: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 9

Rezistența de ieșire a oglinzii de curent simple este de valoare medie – de ordinul 200 k - 500 k la curenți de ordinul 100 A.

Page 10: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 10

Oglinzi de curent perfecționate

În cazul în care tranzistoarele de pe cele două ramuri ale unei oglinzi de curent simple lucrează la tensiuni colector-emitor mult diferite, efectul Early determină apariția unor diferențe mari între curentul de ieșire al sursei și cel de referință.

Pentru a elimina acest dezavantaj au fost realizate oglizi de curent perfecționate care pot funcționa bine în toate situațiile și care au o rezistență de ieșire mare.

Page 11: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 11

Oglinda de curent cu reacție (oglinda Wilson)

Schema acesteia este prezentată în figura de mai jos.

T2

T3 (D)

RBRout

IB

IB

+ Vcc

RE RE

T1RNSPB2I B3 I2

B3I

B1

31out I

12I

B1

32ref I

12I

B1

3 I12

Page 12: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 12

Oglinda Wilson asigură menținerea constantă a curentului de ieșire datorită reacției negative realizată prin tranzistorul T2. Este o reacție de tipul serie-paralel și este negativă datorită inversării de fază produsă de T2 (în conexiune EC).

Rezistența de ieșire a tranzistorului T2 în colector (deci a sursei) este mare datorită reacției negative cu configurație serie la ieșire.

Page 13: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 13

Efectul reacției în menținerea curentului Iout

Se consideră că are loc o creștere a curentului Iout datorită sarcinii. Aceasta produce o creștere a tensiunii pe dioda realizată cu tranzistorul T3 și, deci, deschiderea mai puternică a tranzistorului T2. Ca urmare are loc creșterea curentului IC2. Aceasta produce creșterea căderii de tensiune pe rezistența RB. Ca urmare, va scădea potențialul bazei tranzistorului T1 și, deci, reducerea polarizării joncțiunii emitoare a tranzistorului T1. Aceasta conduce la scăderea curentului Iout. Rezultă că Iout nu este lăsat să se modifice mult la schimbarea sarcinii.

Page 14: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 14

Avem: UCE3 0,6 V, UCE2 = UBE1 + UBE2 1,2 V.

Așadar avem tensiuni colector-emitor diferite pentru tranzistoare:

UCE1 > UCE2 > UCE3

Efect Early

1 > 2 > 3

Observație: 2 și 3 sunt apropiate între ele deoarece tensiunile UCE2 și UCE1 sunt apropiate între ele.

Page 15: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 15

Admițând că tranzistoarele T2 și T3 au curenți de bază egali cu IB se obțin relațiile următoare:

B1

31out I

12I

(1)

B1

32ref I

12I

(2)

Din relațiile (1) și (2) rezultă:

2

3

21

31

3221

131

ref

out

22

II

(3)

Page 16: Sursa (oglinda) de curent

5/24/2010 Circuite integrate analogice 16

Ținând cont de faptul că 2 și 3 sunt apropiate între ele rezultă un raport Iout/Iref foarte apropiat de 1 ( 0,95).

Rezistențele RE din emitoarele tranzistoarelor T2 și T3 conduc la creșterea rezistenței de ieșire a oglinzii de curent.