Струмове дзеркало

1 Струмове дзеркало, що містить 1 m перших і 1 п других транзисторів, бази перших транзисторів з'єднані з базами других транзисторів, а емітери перших і других транзисторів утворюють собою виводи для підключення до джерела живлення, і третій транзистор, емітер якого з'єднаний з колекторами других транзисторів, а колектор утворює собою вихід струмового дзеркала, яке відрізняється тим, що колектори і бази перших транзисторів з'єднані і введений елемент падіння напруги, перший вивід якого з єднаний з колекторами перших транзисторів, а другий вивід з'єднаний з базою третього транзистора і утворює собою вхід струмового дзеркала 2 Струмове дзеркало за п 1, яке відрізняється тим, що додатково введені 1 k групи транзисторів по 1 Sk транзисторів, бази яких з'єднані з базами перших транзисторів, а емітери утворюють собою виводи для підключення до джерела живлення, і для кожної групи введений транзистор, емітер якого з'єднаний з колекторами транзисторів групи, база з'єднана з другим виводом елемента падіння напруги струмового дзеркала, а колектор утворює собою додатковий 1 k вихід струмового дзеркала 3 Струмове дзеркало за п 1 або 2, яке відрізняється тим, що як елемент падіння напруги використаний транзистор, емітер якого утворює собою перший вивід елемента, а колектор і база з'єднані і утворюють собою другий вивід елемента 4 Струмове дзеркало за п 1 або 2, яке відрізняється тим, що як елемент падіння напруги використані два транзистори, емітер одного з них утворює собою перший вивід елемента, його колектор і база з'єднані з емітером іншого транзистора, колектор і база якого з'єднані і утворюють собою другий вивід елемента О (О ю (О ю Винахід відноситься до мікроелектроніки, зокрема - до аналогових підсилювальних пристроїв Першим аналогом є струмове дзеркало, що містить перший транзистор, колектор і база якого з'єднані і утворюють собою вхід струмового дзеркала, і другий транзистор, база якого з'єднана з базою першого транзистора, а колектор утворює собою вихід струмового дзеркала, емітери обох транзисторов з'єднані і утворюють собою вивід для підключення джерела живлення [1] (Хоровиц П , Хилл У Искусство схемотехники Т 1 - М Мир, 1993 , с 96, рис 2 44) Струмове дзеркало є повторювачем струму з коефіцієнтом передачі К| = 1 Вихідний опір і ємність струмового дзеркала r K /(1+h 2 ie)< Гвих Свих > С К Де Гк = 1+П226 - ОПір колекторного (1) (2) переходу другого транзистора, hi226 - вихідна провідність транзистора при включенні його за схемою із загальною базою, Іі2іе - коефіцієнт передачі транзистора при включенні його за схемою із загальним емітером, Ск ємність колекторного переходу транзистора Опір Гк і ємність Ск колекторного переходу визначають ВИХІДНІ опір і ємність транзистора при включенні його, за схемою із загальною базою, а ГУ(1+П 2 1е) И Г к / П21е І C K (1+h 2 1e) « С к П21е " ПрИ 51656 включенні за схемою із загальним емітером У загальному випадку, ВИХІДНІ параметри транзистора при включенні за схемою із загальною базою властиві транзистору з великим опором у ланцюгу емітера, якщо він значно більший за опір у ланцюгу бази і визначає струм емітера У випадку, що розглядається, опір зовнішнього ланцюга бази другого транзистора, що визначається опором першого транзистора, у якого колектор та база з'єднані, близький до нуля, але опір зовнішнього ланцюга емітера теж ДОРІВНЮЄ НуЛЮ, у ЗВ'ЯЗКУ ІЗ ЧИМ Гвих С к ВІДПОВІДНО, недолік першого аналога значення ГВИх і Свих відрізняються з гіршого боку від потенціально можливих Гк і Ск Крім того, перший аналог має один вихід та К| = 1 Другим аналогом є струмове дзеркало, що містить перший транзистор, колектор і база якого з'єднані і утворюють собою вхід струмового дзеркала, і групу других транзисторів, бази яких з'єднані з базою першого транзистора, а колектори утворюють собою декілька виходів струмового дзеркала, емітери усіх транзисторів з'єднані і утворюють собою вивід для підключення джерела живлення [1] (с 98, рис 2 49) За результатом, струмове дзеркало має декілька виходів, коефіцієнти передачі яких дорівнюють К| = 1 Недолік - той самий, що має перший аналог Третім аналогом є струмове дзеркало, що містить групу перших транзисторів, колектори і бази яких з'єднані і утворюють собою вхід струмового дзеркала, і другий транзистор, база якого з'єднана з базами перших транзисторів, а колектор утворює собою вихід струмового дзеркала, емітери усіх транзисторов з'єднані і утворюють собою вивід для підключення джерела живлення [1] (с 98, рис 2 51 б) За результатом, коефіцієнт передачі К| = 1/т 1, де п - КІЛЬКІСТЬ других транзисторів Недолік четвертого аналога зменшений у п разів вихідний опір і, ВІДПОВІДНО, збільшена у п разів вихідна ємність струмового дзеркала в порівнянні з першим аналогом (тобто ще гірше), що обумовлено паралельним з'єднанням колекторів групи других транзисторів П'ятим аналогом є струмове дзеркало, що містить перший транзистор, колектор якого утворює собою вхід струмового дзеркала, другий транзистор, база і колектор якого з'єднані з базою першого транзистора, і третій транзистор, база якого з'єднана з колектором першого транзистора, емітер з'єднаний із колектором другого транзистора, а колектор утворює собою вихід струмового дзеркала, емітери першого і другого транзисторів з'єднані і утворюють собою вивід для підключення джерела живлення [1] (с 97, рис 2 48 ), Незважаючи на каскадне включення другого і третього транзисторів, режим їхньої роботи не відповідає каскадному включенню Справа утому, що опір у ланцюгу емітера третього транзистора близький до нуля (визначається другим транзистором, у якого колектор і база з'єднані), а опір у ланцюгу бази великий (визначається великими опорами джерела вхідного сигналу и колекторного ланцюга першого транзистора) ВІДПОВІДНО, третій транзистор і струмове дзеркало у цілому має відносно невисокий вихідний опір і підвищену вихідну ємність Слід ВІДМІТИТИ, ЩО стосовно третього транзистора існує інша думка [1] Сказане є першим недоліком п'ятого аналога Другим недоліком п'ятого аналога є те, що у ньому не може бути реалізовано декілька виходів Шостим аналогом є струмове дзеркало, що аналогічне до п'ятого аналога, у якому додатково реалізовані ознаки третього и четвертого аналогів [2] (струмові дзеркала TL010/011/012/014/021 фірми Texas Instruments, каталог фірми "Linear Circuit Data Book", 1992, с 4-45 - 4-53) У загальному випадку шостий аналог має 1 m перших та 1 п других транзисторів за коефіцієнтом передачі К| = (1 n)/(1 m) Недолік шостого аналога - той, що і у п'ятого аналога В основу винаходу струмового дзеркала поставлено задачу -шляхом змінення схеми забезпечити отримання вихідного опору дзеркала Гвих —> Гк і вихідної ємності Свих — Ск при будь-яких » коефіциєнтах передачі (менших, рівних або більших одиниці) та реалізації декількох виходів За прототип визнається шостий аналог, що більш близький за схемою до струмового дзеркала, що пропонується За ВІДПОВІДНІСТЮ до поставленої задачі пропонується, по-перше, струмове дзеркало, що містить 1 m перших і 1 п других транзисторів, бази перших транзисторів з'єднані з базами других транзисторів, а емітери перших і других транзисторів утворюють собою виводи для підключення до джерела живлення, і третій транзистор, емітер якого з'єднаний з колекторами других транзисторів, а колектор утворює собою вихід струмового дзеркала, ВІДПОВІДНО ДО винаходу колектори і бази перших транзисторів з'єднані, і введений елемент падіння напруги, перший вивід якого з'єднаний з колекторами перших транзисторів, а другий вивід з'єднаний з базою третього транзистора і утворює собою вхід струмового дзеркала, Емітери перших и других транзисторів (або кожний з емітерів, або деякі з емітерів) можуть бути підключені до джерела живлення безпосередньо або, наприклад, через резистори (аналогічно прототипу) По друге в струмове дзеркало( що залежить від струмового дзеркала за п 1) додатково введені 1 к групи транзисторів по 1 Si, 1 Sk транзисторів, емітери утворюють собою виводи для підключення до джерела живлення, і для кожної групи уведений транзистор, емітер якого з'єднаний з колекторами транзисторів групи, база 51656 з єднана з другим виводом елемента падіння напруги струмового дзеркала, а колектор утворює собою додатковий 1 к вихід струмового дзеркала Як і у струмовому дзеркалі за п 1, додаткові групи транзисторів (або кожний, або деякі з транзисторів) можуть бути підключені до джерела живлення безпосередньо або через резистори Крім того пропонується струмове дзеркало( що залежить від струмового дзеркала за п 1 або 2), в якому як елемент падіння напруги використаний транзистор, емітер якого утворює собою перший вивід елемента, а колектор і база з'єднані і утворюють собою другий вивід елемента Замість введення груп транзисторів можуть бути введені транзистори з декількома емітер ними переходами або транзистори зі збільшеними площами емітер них переходів, що еквівалентно декількам транзисторам Послідовно з виводами емітерів одного або декількох транзисторів, які підключаються до джерела живлення, можуть бути, подібно до [2], включені резистори Транзистори у запропонованих струмових дзеркалах можуть бути типу рпр або прп Перелік фігур На фігурах, що наведені, показані струмові дзеркала, які використовують рпр (фіг 1) і прп (фіг 2) транзистори КІЛЬКІСТЬ паралельних транзисторів або, що еквівалентно, КІЛЬКІСТЬ емітер них переходів або збільшених площин переходів позначено, як це прийнято Поруч з емітерним переходом транзистора літерами m, n та s(si