3. ИСТОЧНИК ТОКА И ТОКОВОЕ ЗЕРКАЛО

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.

Простейший генератор тока представлен на рис.46. Ток нагрузки равен:

Iн-(Uст-Uбэ)/R2

Выходное сопротивление такого источника равно выходному со противлению каскада с общим эмиттером. Недостаток такого источника - в относительно низком выходном сопротивлении и наличии эффекта модуляции h2lэ под действием Uк из-за изменения нагрузки.

Усовершенствованные в этом отношении генераторы тока показаны на рис.47 и 48. В первом случае - за счёт применения каскада, во-втором - усовершенствованного составного транзистора (рис.4) ("Азбука...", ч.1).

Однако наиболее простые двуполярные генераторы тока можно получить с применением полевых транзисторов (рис.49 и 50).

Характерная особенность ГСТ (рис.51) - отсутствие стабилитрона как источника опорного напряжения. Выходной ток рассчитывают по формуле:

Iн=0.66/R2

При токах нагрузки свыше 3 мА в качестве VT2 следует применять составной транзистор. Основной недостаток такого ГСТ - низкая температурная стабильность.

Двуполярный ГСТ (рис.52) получен в результате встречного включения двух зеркальных ГСТ (рис.51).

Простейший отражатель тока (ОТ) показан на рис.53. Выходное сопротивление Rвых=rКэ, а выходной ток Iн=Ion*h21э/(h21э+2) при условии равенства параметров транзисторов. Введение в эмиттеры транзисторов резисторов 1...2кОм практически сводит на нет эффект Эрли (изменение коллекторного тока до - 25% в зависимости от изменения напряжения на коллекторе).

В результате замены резистора R2 в схеме (рис.51) на транзистор VT3 получим токовое зеркало Уилсона (рис.54). Опорный ток Iоп=const, т.к. Iб2 вычитается, а Iб1 вновь добавляется. Динамическое выходное сопротивление такого ОТ значительно выше: Rвых=I21э*rкэ, отклонения тока значительно меньше и имеют величину 1/h21э2. Меньше и критичность к разбросу параметров ЭРЭ.

На рис.55 показан каскадный отражатель тока. Динамическое внутреннее сопротивление такого ОТ больше нескольких МОм, эффект Эрли значительно ослаблен.

Прецизионный отражатель тока (рис.56) [5] имеет повышенную точность за счёт добавления базового тока транзистора VT3 (равного базовому току VT2) к выходному току транзистора VT4.

Отражатель тока на несколько нагрузок сразу показан на рис.57. Эта схема требует высокой идентичности транзисторов VT1, VT3, VT4...VTn. Недостаток такого ОТ - сравнительно малое выходное сопротивление источников тока.

Встречное включение двух отражателей тока (рис.53) [6,7] даёт двуполярный преобразователь напряжение-ток (ПНТ) (рис.58).

1. Простейший генератор тока.

Ток нагрузки равен: Iн-(Uст-Uбэ)/R2. Выходное сопротивление такого источника равно выходному сопротивлению каскада с общим эмиттером. Недостаток - относительно низкое выходное сопротивление и наличие эффекта модуляции h21э под действием Uк из-за изменения нагрузки.

Simplest current source circuit schematic

Рис. 46.

2. Усовершенствованные генераторы тока.

С каскодным включением.

Improved current source using cascode

С усовершенствованным составным транзистором.

Current source with modified compound transistor circuit

Рис. 47, 48.

3. Простые двуполюсные генераторы тока на ПТ.

Simplest two terminal current sourceSimplest 2-terminal current source based on FET

Рис. 49, 50.

4. ГСТ без стабилитрона.

Выходной ток равен: Iн=0.66/R2; При токах нагрузки более 3 мА в качестве VT2 нужно применять составной транзистор. Недостаток - низкая температурная стабильность.

Current source with no Zener diode

Рис. 51.

5. Двуполюсный ГСТ.

Two terminal current source circuit

Рис. 52.

6. Простейший отражатель тока.

Выходное сопротивление Rвых=Rкэ, выходной ток Iн=Ion*h21э/(h21э+2) при условии равенства параметров транзисторов. Введение в эмиттеры транзисторов резисторов 1..2 к практически подавляет эффект Эрли (изменение коллекторного тока - 25% в зависимости от изменения напряжения на коллекторе).

Simple current mirror circuit diagram

Рис. 53.

7. Токовое зеркало Уилсона.

Опорный ток Iоп=const , т.к. Iб2 вычитается, а Iб1 вновь добавляется. Динамическое выходное сопротивление такого отражателя тока значительно выше: Rвых=rКэ, отклонения тока значительно меньше и имеют величину 1/h21э2. Меньше и критичность к разбросу параметров радиоэлементов.

Wilson current mirror

Рис. 54.

8. Каскодный отражатель тока.

Динамическое внутреннее сопротивление такого отражателя тока превышает несколько МОм, эффект Эрли значительно ослаблен.

Cascode current mirror

Рис. 55.

9. Прецизионный отражатель тока.

Имеет повышенную точность за счёт добавления базового тока транзистора VT3 (равного базовому току VT2) к выходному току транзистора VT4.

Precise current mirror circuit

Рис. 56.

10. Отражатель тока на несколько нагрузок.

Эта схема требует высокой идентичности VT1, VT3, VT4...VTn. Недостаток - такого отражателя тока - сравнительно малое выходное сопротивление источников тока.

Multiload current mirror circuit

Рис. 57.

11. Преобразователь напряжение - ток.

Voltage to current converter circuit diagram

Рис. 58.

PREV CONTENTS NEXT