Non capisco le fonti attuali! Le batterie sono fonti di tensione, ma come si implementa effettivamente una fonte di corrente? Stavo guardando gli attuali mirror per vedere come funzionano e capisco l'idea di ottenere una corrente quasi identica prodotta dall'altra metà, ma sui diagrammi da dove proviene l'attuale I_ref? È solo una fonte di tensione attraverso un resistore? Inoltre, come potrei usarlo per guidare un carico che era attaccato allo scarico di M2?
Apprezzo qualsiasi spiegazione!
Risposte:
Ad un certo punto, se si desidera avere una sorgente di corrente fissa in uA, è necessaria una sorgente di tensione o corrente primaria. Lo specchio (come suggerisce il nome) riflette solo una corrente nota (forse più alta o più bassa se si transistor paralleli (si cambia la geometria dei transistor) o si introducono uno o più resistori di emettitore, quindi più simili a uno specchio di ingrandimento).
In un circuito integrato (e all'esterno) è possibile eseguire il servo di tutti i tipi di diverse fonti di corrente su una singola corrente di riferimento utilizzando specchi ponderati e simili, ma è comunque necessaria tale corrente. Alcuni circuiti integrati portano quel nodo a un pin e si collega un resistore a Vcc o qualsiasi altra cosa, così tutti i mirror correnti nel chip sono ridimensionati da quella corrente (che è più o meno stabile se Vcc >> 0.6V).
Un riferimento di tensione e un resistore sono un tipo di corrente di riferimento (sebbene si noti che la tensione di un ingresso specchio di corrente non è zero e cambia a circa -2mV / ° C, quindi non sarà stabile con variazioni di temperatura a meno che il riferimento di tensione che usi ha una caratteristica corrispondente).
Un modo per ottenere un riferimento di tensione è quello di creare un riferimento di gap di banda, che è naturalmente di circa 1,25 V, ma può essere amplificato a qualsiasi tensione ti piaccia.
Un IC che vale la pena studiare è il TI (nuovo Burr-Brown) REF200 , che ha uno schema rappresentativo fornito sul foglio dati. Ha due sorgenti / dissipatori di corrente a due terminali 100uA +/- 0,5% e uno specchio di corrente di precisione (specchio di corrente Wilson completo con resistori di degenerazione dell'emettitore). Vedi anche AB165 , che copre una vasta gamma di fonti attuali.
ATTUAZIONE E APPLICAZIONI DELLE FONTI ATTUALI E DEI RICEVENTI ATTUALI
Non capisco le fonti attuali! Le batterie sono fonti di tensione, ma come si implementa effettivamente una fonte di corrente?
Ecco un circuito sorgente corrente che utilizza un amplificatore operazionale: -
Questo tipo di sorgente corrente si basa sul fatto che Vset viene applicato all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale. A causa dell'amplificatore operazionale che ha un enorme guadagno ad anello aperto, si può ragionevolmente ritenere che l'ingresso invertente abbia la stessa tensione dell'ingresso non invertente. L'amplificatore operazionale ottiene questo risultato con un feedback negativo: la sua uscita guida un transistor fino a quando la tensione attraverso Rset è uguale a Vin. Quindi la corrente fuori dal collettore è: -
I =
Esistono molti altri tipi di sorgente di corrente che producono risultati simili, MA la resistenza di carico deve rientrare in un intervallo limitato. Zero ohm è OK ma provare a spingere 1mA attraverso una resistenza da 10k su un'alimentazione a 5V non funzionerà.
Nella tua immagine, Iref può provenire da qualsiasi luogo - un segnale esterno o una resistenza collegata a un alimentatore - la corrente di riferimento I è facilmente calcolabile perché M1 agisce come una bassa impedenza con una caduta di volt attraverso di essa - è meglio guardare l'equivalente Circuito BJT perché la caduta di volt è chiaramente "0,7 V" quando la base è legata al collettore.
L'implementazione di questo mirror corrente si basa sul fatto che V DD è costante, il resistore ha un valore noto e V GS avrà un punto di lavoro costante che è possibile recuperare dal foglio dati (o mediante sperimentazione).
Sapendo che V DD e V GS sono costanti, puoi calcolare la corrente nel ramo sinistro con la legge di Ohm. Quindi se entrambi i transistor sono strettamente abbinati, le correnti in entrambi i rami saranno identiche. Nota che qualunque cosa tu faccia nel ramo destro, non c'è modo che possa influenzare la corrente nel ramo sinistro.
La comprensione di soluzioni circuitali specifiche si basa sulla rivelazione delle idee di base alla base. Quindi vediamo quali sono queste idee nel caso ...
Per produrre corrente, secondo la legge di Ohm I = V / R, abbiamo bisogno solo di tensione e resistenza. Quindi, se il carico fosse puro resistivo, avremmo bisogno solo di una sorgente di tensione per produrre corrente. Modificando la tensione, possiamo impostare l'intensità di corrente desiderata.
Ma se il carico si comporta come una sorgente di tensione (ad es. Una batteria ricaricabile, un condensatore, un diodo Zener, una connessione corta, una resistenza negativa, ecc.), Abbiamo bisogno di una resistenza aggiuntiva in serie per impostare (limitare) la corrente. Pertanto, in generale, la sorgente di corrente è formata da due elementi in serie: una sorgente di tensione con tensione V e una resistenza con resistenza Ri ... ed è collegata a un carico con tensione VL e resistenza RL. Questi quattro elementi sono collegati in un cerchio e ciascuno di essi influenza l'entità della corrente determinata dal rapporto tra la tensione totale Vt e la resistenza Rt; I = Vt / Rt = (V ± VL) / (Ri ± RL). In questa disposizione, la sorgente di tensione in ingresso cerca di impostare la corrente tramite la sua tensione V e la resistenza Ri mentre il carico interferisce con essa con la sua tensione VL e resistenza RL.
Il modo più semplice (tipico per i circuiti elettrici) è aumentare enormemente sia la tensione che la resistenza della sorgente di ingresso (questa è la ben nota definizione della sorgente di corrente ideale dai libri di testo sull'ingegneria elettrica). Sono alti ma costanti (statici) ... e questo è il problema. Pertanto la tensione e la resistenza del carico diventano trascurabili rispetto a quelle della sorgente di ingresso. È chiaro che creare una buona fonte di corrente in questo modo è associato a grandi perdite di potenza nella resistenza.
Il modo più intelligente (tipico per i circuiti elettronici) è variare la tensione o la resistenza della sorgente. Sono dinamici ma bassi ... quindi le perdite di potenza sono basse ... e questo è il profitto. Abbiamo l'illusione di una resistenza (differenziale) estremamente elevata ma la resistenza (statica) effettiva è bassa. Vediamo come viene messa in pratica questa idea ...
Il trucco è che quando il carico aumenta / diminuisce la sua tensione o resistenza, la sorgente diminuisce / aumenta la sua tensione o resistenza con lo stesso valore ; quindi la corrente non cambia.
Questa compensazione può essere eseguita senza alcun feedback negativo utilizzando una sorgente di tensione seguente (il cosiddetto "bootstrap") o una resistenza di stabilizzazione della corrente (implementata da un BJT o FET con una tensione di ingresso costante).
Una variazione di questa tecnica è, invece di cambiare la tensione di sorgente, per aggiungere ulteriore tensione in serie alla tensione di sorgente costante , compensando così l'impatto del carico. Questa idea è realizzata, ad esempio, nell'op-amp che inverte la sorgente di corrente .
Un'altra idea più stravagante è quella di iniettare corrente aggiuntiva nel carico collegando una sorgente di corrente aggiuntiva in parallelo alla sorgente di ingresso principale . È implementato nella fonte attuale di Howland .
Puoi vedere di più su queste tecniche nei miei racconti circolari su fonti di corrente costanti .
In conclusione, la forza di questo approccio è che conoscendo le idee di base, possiamo spiegare e realizzare configurazioni di circuiti concreti di passato, presente e futuro (implementate da tubi, BJT, FET, op-amp, ecc.)