1.
ESPEJO DE CORRIENTE
Figura 1: espejo de corriente. En electrónica, un espejo de corr iente iente es una configuración configuració n con co n la que se pretende obtener una corriente constante, esto es, una fuente de corriente. Esta configuración consta de dos transistores, idealmente idénticos, y una resistencia o potenciómetro, si se quisiera regular el circuito en el caso que los transistores no fueran idénticos. En la siguiente figura se muestra el esquema básico de un espejo de corriente. Análisis del circuito La corriente que circula en R1 está dada por:
Donde es la corriente del colector de Q1, corriente de base de Q2.
es la corriente de base de Q1,
es la
La corriente de colector de Q1 viene dada por la ecuación: Donde será:
es la ganancia de corriente de Q1. Si Q1 y Q2 son idealmente idénticos, la
de Q2
Donde V A es debida al efecto Early. Como VBE1 = VBE2 y Q1 y Q2 son idénticos, I B1 = IB2. La corriente de colector de Q2 será entonces dado por:
Si
, entonces:
Se obtiene así una precisión superior a la obtenida con circuitos más complejos, como los Widlar, de Wilson o Cascodo. El espejo de corriente se usa en los circuitos integrados integrados porque es una forma conveniente de crear fuentes de corriente y cargas activas. La ventaja de utilizar espejos de corriente es la del incremento en la ganancia de tensión y en el rechazo al modo común (CMRR). El motivo técnico de su frecuente uso en IC se debe a la vez porque es mas económico hacer los 2 transistores sobre la oblea de silicio en vez de las resistencias cuando se quiere polarizar un determinado transistor, aparte de ocupar menos espacio; y ofrece también mayor estabilidad frente a cambios de voltaje y temperatura a la polarización.
Figura 2: espejo de corriente implementado con transistores bipolares tipo NPN usando una resistencia para fijar la corriente de referencia I REF; VCC= Tensión de entrada 2.
FUENTE DE CORRIE N T E W ID L A R
Diagrama de la Widlar . Una fuente de corriente Widlar es una modificación de lados de base del transistor espejo de corriente que incorpora una degeneración de emisor resistencia sólo para el transistor de salida, permitiendo que la fuente de corriente para generar corrientes de baja, utilizando los valores de resistencia sólo moderadas. El circuito Widlar puede ser utilizado con transistores bipolares , transistores MOS , e incluso los tubos de vacío . Un ejemplo de aplicación es el amplificador operacional 741 , y Widlar utiliza el circuito como una parte en muchos diseños. Este circuito es el nombre de su inventor, Bob Widlar , y fue patentado en 1967.
ANÁLISIS
Figura 1: Una versión de la fuente de corriente Widlar el uso de transistores bipolares. La Figura 1 es un ejemplo de fuente de corriente Widlar utilizando transistores bipolares, donde la resistencia del emisor R 2 se encuentra conectado a la salida del transistor Q 2, y tiene el efecto de reducir la corriente en Q 2 Q con respecto a 1. La clave de este circuito es que la caída de tensión a través del resistor R 2 se resta de la tensión de base-emisor del transistor Q 2, convirtiendo así este transistor de descuento en comparación al transistor Q 1. Esta observación se expresa, al equiparar las expresiones tensión de base que se encuentran en ambos lados del circuito en la Figura 1 como:
Donde β 2 es la beta-valor de la salida del transistor, que no es el mismo que el del transistor de entrada, en parte debido a las corrientes en los dos transistores son muy diferentes. La variable que I B2 es la corriente de la base el transistor de salida, V SER se refiere a la tensión de baseemisor. Esta ecuación implica (usando la ley del diodo Shockley ): Ecuación.
Donde V T es la tensión térmica . Esta ecuación hace que la aproximación de que las corrientes son tanto mucho más grande que las corrientes de escala que I S1 , que I S2 , una aproximación válida a excepción de los niveles actuales cerca de cortar. Con esa condición de polarización, el efecto Early no juega ningún papel en el diseño. Determinar la corriente de colector de entrada de Q 1, IC1 :
Determine la tensión de base V
BE1
utilizando el derecho diodo Shockley
Donde I S es un parámetro de dispositivo a veces llamada la escala actual. El valor de la tensión de base también establece el voltaje de cumplimiento V es la tensión más bajo para el que el espejo funciona correctamente. Determinar R 1:
* Determinar la resistencia de emisor pierna R corrientes de escala se eligen iguales):
2
A
= V BE1. Esta tensión
usando la ecuación. 1 (para reducir el desorden, las
I M P E D A N C IA D E S A L I D A
Figura 2: circuito de pequeña señal para encontrar la resistencia de salida de la fuente de Widlar se muestra en la Figura 1. Una corriente de prueba que x se aplica a la salida, y la resistencia de salida es entonces R S = V x / I x . Una propiedad importante de una fuente de corriente es su pequeña señal de impedancia de salida incremental, que idealmente debería ser infinita. El circuito Widlar introduce realimentación de corriente local para transistor . Cualquier aumento en la corriente en Q 2 aumenta la caída de voltaje a través de R 2 , reduciendo el V BE para Q 2 , contrarrestando así el aumento de la
corriente. Esta retroalimentación significa la impedancia de salida del circuito se incrementa, debido a la retroalimentación que implica R 2 fuerzas uso de una tensión más grande para conducir una corriente dada. Uso de la figura, la resistencia de salida se determina usando las leyes de Kirchhoff. Usando la ley de voltaje de Kirchhoff desde el suelo a la izquierda para la conexión a tierra de R 2:
Reorganización:
Usando la ley de voltaje de Kirchhoff de la conexión a tierra de R prueba:
en sustitución de I Ecuación. 4
b
2
al suelo de la corriente de
:
De acuerdo con la ecuación. 4 , la resistencia de salida de la fuente de corriente Widlar se incrementa más la del propio transistor de salida (que es r o), siempre que R 2 es lo suficientemente grande en comparación con el r π del transistor de salida (grandes resistencias R 2 hacer que el factor multiplicar r O acercarse al valor (β 1)). El transistor de salida lleva una corriente de baja, por lo que r π grande, y el aumento de R 2 tiende a reducir aún más esta corriente, provocando un aumento correlativo en r π . Por lo tanto, un objetivo de R 2 >> r π puede ser poco realista, y más discusión se proporciona a continuación . La resistencia R 1 / / r E generalmente es pequeño porque la resistencia de emisor r E por lo general se encuentra a pocos ohms.
3.
FUNTE DE CORRIENTE WISON: Un Wilson espejo de corriente es un circuito de tres
terminales (Fig. 1) que acepte una corriente de entrada en el terminal de entrada y proporciona un "espejo" fuente de corriente o salida de fregadero en el terminal de salida. La corriente de espejo es una copia exacta de la corriente de entrada. Puede ser utilizado como una fuente de corriente Wilson mediante la aplicación de una corriente a la rama de entrada como en la figura polarización constante.
El funcionamiento del circuito
Figura 1: espejo de corriente Wilson
Figura 2: Wilson fuente de corrie nte
Hay tres principales métricas de lo bien que un espejo de corrie nte llevará a cabo como parte de un circuito grande. La primera medida es el error estático, la diferen cia entre la Entrada y corrientes de salida expresados como una fracción de la corriente de entrada. Minimizando esta diferencia es crítico en este tipo de aplicaciones de un espejo de corriente como el diferencial a un solo extremo de conversión de señal de salida en una etapa de amplificador diferencial debido a esta diferencia controla el modo común y relaciones de rechazo de suministro de energía. La segunda medida es la impedancia de salida de la fuente de corriente o equivalentemente su inversa, la conductancia de salida. Esta impedancia afecta ganancia de la etapa cuando se utiliza una fuente de corriente como una carga activa y afecta a la ganancia en modo común cuando la fuente proporciona la corriente de un par diferencial cola. La última métrica es el par de voltajes mínimos desde el terminal común, por lo general una conexión de barra de alimentación, a los terminales de entrada y de salida que se requieren para el funcionamiento correcto del circuito. Estas tensiones afectan el espacio para la cabeza a los carriles de suministro de energía que está disponible para el sistema de circuitos en el que está incrustado el espejo de corriente. Un espejo mejorada Cuatro Transistor Esta es la única fuente de primera orden de falta de coincidencia en los tres-transistor de espejo de corriente Wilson En segundo lugar, a altas corrientes de la ganancia de corriente, , de transistores y disminuye la relación de colector de corriente a la tensión de base-emisor se desvía de . La gravedad de estos efectos depende de la tensión de colector. Al forzar a un partido entre las tensiones de colector de Q1 y Q2, el circuito hace que la degradación del rendimiento a alta corriente en la entrada y salida de las ramas simétricas. Esto extiende el rango de funcionamiento lineal del circuito sustancialmente. En uno informó de medición en un circuito implementado con una matriz de transistores para una aplicación que requiera de salida 10 mA, la adición del cuarto transistor extendió la corriente de funcionamiento para el que el circuito mostró una diferencia de menos de 1 por ciento entre la entrada y las corrientes de salida de por lo menos un factor de dos sobre la versión de tres transistor. Finalmente, igualando el colector de voltajes también iguala la potencia disipada en Q1 y Q2 y que tiende a reducir la falta de coincidencia de los efectos de la temperatura en V BE. BIBLIOGRAFIA: Ingenieria
www.monografias.com ›
electronica.webcindario.com/glosario/espejoco.htm https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2003/2/EL42A/1/material.../20429
materias.fi.uba.ar/6625/Clases/Fuentes_Corriente_y_Tension.pdf
