Necessità di compensazione della temperatura del mirror corrente

Attualmente sto imparando le attuali configurazioni di mirror. Ne ho fatti due finora. Entrambi hanno funzionato come desiderato ma, quando riscaldati o raffreddati, la corrente attraverso il lato destro (il lato da cui viene presa l'uscita) è diminuita o aumentata significativamente con piccole differenze di temperatura.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

per entrambi i circuiti era basso o cortocircuitato a + 10V. Entrambi i circuiti sono stati impostati per rispecchiare la corrente di 500 uA. Tutti i transistor sono stati abbinati a mano (sono tutti molto vicini tra loro per quanto riguarda la beta).$R_{load}$

Senza degenerazione di emettitore entrambi i circuiti sono stati significativamente influenzati dalla temperatura, in particolare Fig. A, dove la corrente attraverso modificato 100 uA o più (1 secondo di riscaldamento) ho toccato entrambi Q1 o Q2 con un dito ; ma come Q4 e Q5 transistori sono stati toccati con la punta del dito, la corrente attraverso R l o una d 2 modificata da 50 uA (1 secondo di riscaldare anche), che è inferiore al primo esempio ma ancora troppo.$R_{load1}$$R_{load2}$

Con la degenerazione dell'emettitore entrambi i circuiti hanno migliorato notevolmente la stabilità della temperatura. Ad esempio (gli aggiunti erano 1 kOhm) se mi riferisco alla Fig. B, la corrente attraverso R l o a d 2 è cambiata solo di 10 uA (se riscaldata di circa 1 secondo), mentre il risultato con la Fig. A era un po 'peggio.$R_e$$R_{load2}$

Entrambi i circuiti sono migliorati quando la degenerazione dell'emettitore viene aggiunta a Q1 / Q2 o Q3 / Q4. In entrambi gli esempi, la corrente fino a Q1 o Q3 era approssimativamente costante in ogni momento, ma la corrente fino a Q2 o Q5 non era nemmeno vicina a quella.

• Ho un modo per compensare uno dei circuiti mostrati qui, a causa della temperatura variabile? Pensavo che Q5 avrebbe corretto l'errore di variazione di temperatura in corrente, ma ovviamente no.

I tre passaggi principali sono

a) Utilizzare quanta più possibile degenerazione dell'emettitore
b) Abbinare le temperature di Q1 e Q2
c) Abbinare la dissipazione di Q1 e Q2

Per (b), almeno, incollare Q1 e Q2 insieme. Molto meglio è usare un array di transistor monolitico come il CA3046, che contiene 5 transistor realizzati sullo stesso substrato. Per una coppia accoppiata termicamente davvero hardcore, la coppia LM394 "SuperMatch" utilizza migliaia di die a transistor collegati come una scacchiera.

Q5 non solo aumenta l'impedenza di uscita, ma controlla anche la dissipazione in Q4. Gioca con i drop in serie sulla base Q5 o sull'emettitore per equalizzare la partita di dissipazione Q3 / 4.

Una soluzione leggermente più complicata con meno larghezza di banda ma molta più precisione è eliminare Q1 e utilizzare un amplificatore operazionale per guidare Q2 per equalizzare le cadute di tensione su Re1 / 2. La sostituzione di Q2 con un FET elimina qualsiasi contributo di variazione beta all'accuratezza dell'output. Quindi devi solo preoccuparti della deriva dell'amplificatore Vos con la temperatura e dei resistori tempco o Re1 / 2.

Se si desidera mantenere entrambi i transistor alla stessa temperatura, dovrebbero avere la stessa dissipazione (cioè, stessa corrente e stessa tensione). Ciò attenua anche alcune delle altre fonti di errore (come la tensione precoce). Il tuo secondo schema non raggiunge esattamente questo obiettivo, poiché il Vce di un transistor è più alto dell'altro. Eccoci qui:

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Questo è un mirror Wilson completo e il ruolo di Q3 è quello di rilasciare un Vbe per rendere uguale il Vce di Q1 / Q2.

Una fonte economica di BJT doppi abbinati è DMMT3904 e altri transistor doppi. Non sono monolitici, quindi la corrispondenza e il rilevamento della temperatura non sono buoni come quelli fantasiosi, ma sono economici.

Se vuoi la massima precisione, dovresti usare un opamp a basso offset.

Per ottenere sorgenti di corrente corrispondenti, utilizzare array di transistor come il (originale) RCA CA3046. Ora è venduto da Harris o Intersil. La corrispondenza è con l'emettitore-base 5milliVolts, che è di circa il 10%. Per di più, dato che non hai modo di usare più strisce di emettitore e di intercettarle, avrai bisogno di resistori di degenerazione dell'emettitore.