Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
1. Источники тока (ИТ) или формирователи тока (ФТ). Схемы источников тока должны обладать высоким (бесконечным) выходным импедансом, значит лучше свего использовать схемы транзисторов с ОЭ, ОБ, ОИ.
С учетом направления тока различают:
а) источники тока,
формирующие вытекающие токи для питания p-n-p- ИБТ- транзисторов и р- МДПТ.
+U
I0 упр.входы +U
ФТ
A 0
Rн Rн
-U
б) токоотводы,
формирующие втекающие токи для питания n-p-n- ИБТ- транзисторов и n- МДПТ
+U Rн +U
0
Rн упр. входы
А ФТ
I0
-U
В общем случае возможно построить формирователь тока с управляющей схемой, позволяющей включить ток, изменить его направление или обеспечить на шине так называемое Z- состояние.
Чаще всего в качестве источника тока используют схему токового зеркала.
В соответствии с уравнениями Эберса-Молла, если одинаковы смещения на диоде Э-Б, токи эмиттеров будут равны:
UБЭ1 = UБЭ2 Þ IЭ1 = IЭ2 Þ IК1 = IК2.
I1 = IК1 + IБ1 + IБ2 = IК +2IК/b = IК(1+2/b) I1 I2
I2 = IК2 = IК1 = I1(1- 2/b).
Можно принять
IБ» 0 при b >> 1 @ 100, тогда
точность воспроизведения тока в этой схеме – 2-5%.
Можно масштабировать токи при помощи площадей Т1 Т2
эмиттеров:
IЭ1/IЭ2 = AЭ1/AЭ2» IК1/IК2.
Задать (или ограничить в диапазоне мА - мкА) величину тока в формирователе тока (токовом зеркале) можно при помощи простейшей цепи резистора:
UИП
I1 = [(UИП-UБЭ)/R1], I2 = [(UИП-UБЭ)/R1]AЭ2/AЭ1. I1 R1 I2
Или, более корректно:
I2 = I1 - 2IБ = I1(1-2/b + DUБЭ/jТ)½А1=А2.
Точность выставления тока I2 составит примерно» 5%.
ВАХ идеального и реального источника тока отличаются величиной динамической выходной проводимости ИТ:
на нижних рисунках показаны ВАХ реального ИТ и идеальные ИТ и ИН ß
IK I
g0=gКЭ=IK/UA g0=0 I0
U
UКЭ=0,2 В ВUКЭ» 50 В U0
Рабочий диапазон ИТ по графику - около 50 В, g0» n*1 нСм
Обозначения ИТ в схемах: Пример ИТ на p-n-p- транзисторах:
- 50 В
I0 g0
Если необходим более симметричный диапазон изменения входного U:
+15 I2 I2
U0
-14.8 0.2 35 50 U0
-15 -15
Токовое зеркало Уилсона. Эта схема формирователя тока I0 обеспечивает большую точность, чем простое токовое зеркало. Меньшая зависимость от коэффициента b.
IЭ1 = IЭ3. I0 = I2 = IЭ2 - IБ2 = (IK3 +2IБ1,3) - IБ2 =IK3 + IБ = IЭ3 I1 I2=I0
I1 = IK1 + IБ2 =IЭ1 - IБ1 +IБ2 = IЭ1
I2 = IK3 + IБ1 = IK1 + IБ2 = I1 , так как IБ1»IБ2 » IБ3.
g0=DI0/DU0=gКЭ/(1+b)=(I0/U0)/(1+b), g0»0.4 нСм T2 1/gКЭ
IK1 I3 U0
Точность такого зеркала T1 T3
1/I0(dI0/dU0)=1/[UA(1+b)]=4*10-3%
-UИП -UИП
Токоотвод с резистивным смещением.
I1 I2
Напряжение смещения Uсм=I1R1+UБЭ1=I2R2+UБЭ2
I1R1- I2R2= UБЭ2 - UБЭ1 Uсм T1 T2
» R1/R2.
R1 R2
При помощи такого токоотвода можно масштабировать токи через соответствующие резисторы:
I1 : I2: I3 … =1/R1:1/R2:1/R3 …
Коэффициенты масштабирования чаще всего кратны 2п: 2,4,8,,,. Ниже показана такая схема подробнее.
Генератор пропорциональных токов (ГПТ).
Идентичные источники Т2-Т6 - источники отрицательных токов для p-n-p- транзисторов:
UБЭi = const, если +UИП
UR2 = UR3 = UR4 = UR5 = UR6
Задают токи в соответствующих цепях, R1 I3 I4 I5 I6
вычисляют сопротивления.
T1
При масштабировани токов важно
обеспечить точность воспроизведения
резистора минимального номинала. Т2 Т3 Т4 Т5 Т6
R2 I2 R3 R4 R5 R6
-UИП
Простейшая схема ГПТ на ИБТ, часто применяемая в АИС, - на транзисторе с
расщепленным коллектором. UИП
При одинаковых площадях
коллекторных контактов токи равны,
иначе IK2/IK1 = A2/A1
IБ IK2 IK3
I1 IK1
Схемотехнические приемы создания формирователей тока на МДПТ точно такие же, как для ИБТ-схем. Значит, основной схемой ФТ должно быть токовое зеркало.
Ниже приведены примеры схем токовых зеркал на МДПТ, реализованных в соответствии с уравненим ВАХ транзистора в пологой области: если будут одинаковы напряжения UЗИ, то будут одинаковые токи.Масштабирование токов достигается соотношением ширин каналов транзисторов.
Формирователи тока на МДПТ.
Стабильность (идеальность ВАХ) МДПТ- ИТ опеспечивается стабильностью порогового напряжения, поэтому необходимо выполнять обязательное условие:
UПИ = 0!! ! +U
I1 I2=I0 I2
1/I0(dI0/dU0)» 2%
gСИ = IC/UA
U си = UЗИ-Uпор UСИ
I 2/I1 = W2/W1 Uпробоя
-U
Ниже показаны несколько схем формирователей тока на п- МДПТ.
I1 I0 +U I0
-U I0 U0 -U
Точность составного источника тока (схема слева)1/I0(dI0/dU0) = 0.002%.
g0 = gСИ »1 мкСм.
Наиболее часто используется формирователь тока на транзисторах обедненного типа как активная или токостабилизирующая нагрузка, этот вариант ИТ занимает самую малую площадь.
Формирователи тока на стандартных элементах.
Когда необходимо обеспечить выполнение некоторых команд управляющих формирователем тока с целью изменить величину или направление тока, используют классические элементы, например, ТТЛ-схема. Использование свойств ТТЛ сложных выходных каскадов, можно получить вытекающий ток с ТТЛ-элемента при «1» на выходе или втекающий – при «0» на выходе. При подсоединении к выходу ТТЛ схемы с оборванным коллектром можно получить так называемое Z-состояние с высоким импедансом. (См. курс «Микросхемотехника ЦИС»).
ФТ вытекающего +U (3 B) ФТ втекающего
3.5
0.4
ТТЛ I0 ТТЛ I0
RН
-U
2. Источники напряжения. Источники напряжения (ИН) вырабатывают сигнал, не зависящий от величины выходного тока либо типа нагрузки. От источника напряжения требуется низкий выходной импеданс и стабильность:
ðU0/ðT = 0, ðU0/ðUИП =0.
В зависимости от преобладания определенных свойств данные схемы подразделяются на
а) источники напряжения с низким импедансом по переменному току,
б) источники опорного напряжения для схем пороговой логики (ЭСЛ), в схемах дифференциальных каскадов для общего смещения.
Основной элемент рассматриваемых схем - схема эмиттерного повторителя, ЭП.
Преобразование импеданса транзистором в схеме ЭП. +U
Пусть I0 увеличивается на DI0, в результате
ток базы увеличится на
dIБ = dIЭ/(b+1)=dI0/(b+1) Þ dIБRБ = dI0RБ/(b+1) Þ
UБЭ = UБ - UR, UR, UБЭ ~ f[ln(IД/IД0)]. UБ RБ U0 I0
возрастает UБЭ Þ dUБЭ = (dUБЭ/dIЭ)dIЭ = rБЭdIЭ»
» (jТ/IЭ)dIЭ Þ dU0= -dIБRБ-dUБЭ = -[dI0RБ/(b+1) +(jT/IЭ)dI0=
-dI0[RБ/(b+1)+rБЭ]
Rвых = -dU0/dI0 = RБ/(b+1)+rБЭ
В реальном ИН есть зависимость номинала напряжения от температуры и изменений источника питания.
Примеры схем источников напряжения
UИП UИП
UН = UИПR2/(R1+R2)
Uсм и Uн = f(UИП), т.к. IR=f(UИП) R1 Uсм I I
Zвых = jT/I + R1R2/[b(R1+R2)] A Uсм
R2 Zн UH Uсм=nUД
Zвых=njT/I
dUсм/dT=n *dUБЭ/dT=-ZH
В качестве генератора м.б.R
Если R>>ZA.
Uсм = UБЭ(1+R1/R2) при b >>1,
Rвых = R1/b+(R1+R2)/(gmR2) = 50 - 200 Ом = dUсм/dI0 = (R1+R2)/(1+gmR2)=
= Uсм/UБЭ [R2/(1+gmR2)]
при gmR2 >> 1 Þ Rвых = Uсм/UБЭ(1/gm) = Uсм/UБЭ(jT/IK), I
подбираем R1,R2 так, чтобы IБ®0.
Величина I = IK + Iн. R1 Uсм
R2
Дата публикования: 2015-02-22; Прочитано: 307 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!