Tranzistorul sursă de curent 1

2.06. Tranzistorul sursă de curent

Deși sursele actuale nu sunt atât de bine cunoscute, ele nu sunt mai puțin utile și importante decât tensiunea sursei. Sursele actuale sunt un mijloc excelent pentru a oferi un tranzistor prejudecată și, în plus, sunt indispensabile ca sarcină activă pentru etapele amplificator cu câștig mare și ca sursă de energie pentru emițători de amplificatoare diferențiale. Sursele curente necesare pentru funcționarea dispozitivelor, cum ar fi integratori, generatorul Sawtooth. Circuitele de amplificare și stabilizatori, acestea oferă o gamă largă de tensiuni. În cele din urmă, sunt necesare surse de curent constant, în unele zone, care nu sunt direct legate de electronice, cum ar fi electrochimie, electroforeză.

Conectarea unui rezistor la o sursă de tensiune.

Schema simplă sursă de curent prezentat în Fig. 2.20. Cu condiția ca (cu alte cuvinte), curentul menține aproape constantă și este de aproximativ. În cazul în care sarcina este un condensator, apoi, cu condiția că acesta este încărcat cu o viteză aproape constantă determinată de porțiunea inițială a caracteristicii exponențială a RC-circuit.

Simplu sursă de curent dezavantaje inerente considerabile rezistivă. În scopul de a obține o bună aproximare la sursa de alimentare, folosiți o tensiune mare, și, astfel, rezistorul disipă o mulțime de putere. Mai mult decât atât, acest curent sursă este dificil de controlat într-o gamă largă de o tensiune generată oriunde în celălalt nod de circuit.

Exercitiul 2.6. Să presupunem că avem nevoie de o sursă de energie, care asigură precizia de 1% în intervalul variațiilor de tensiune de sarcină de la 0 la. Care este sursa de tensiune trebuie să fie conectat în serie cu un rezistor?

Fig. 2.21. Tranzistor sursa de curent: ideea de bază.

Exercitiul 2.7. Să presupunem că într-un exercițiu anterior necesară pentru a obține de la sursa de curent. Cât de multă putere este disipată în rezistor? Ce putere este transmisă sarcina?

Tranzistorul sursă de curent.

sursă de curent foarte bun poate fi construit pe baza tranzistorului (Fig. 2.21). Acesta funcționează după cum urmează: tensiunea de la baza suportului în emitor în poziție deschisă: V. În acest sens. Din moment ce pentru valori mari coeficient, indiferent de tensiune, atâta timp cât tranzistorul intră în modul de saturație.

Decalajul în sursa de curent.

pe baza tensiunii poate fi generat în mai multe moduri. Un rezultat bun este obținut prin utilizarea unui divizor de tensiune, în cazul în care acesta furnizează o tensiune suficient de stabilă. Ca și în cazurile anterioare, separatorul de rezistență ar trebui să fie semnificativ mai mică rezistență la schema din baza de curent continuu, puteți utiliza, de asemenea dioda Zener și utilizate pentru a compensa sursa de energie, și poate dura câteva diode polarizate înainte și conectate în serie și să le conectați între puterea emițătorului respectiv de bază și. Fig. 2.22 prezintă exemple de circuite de polarizare. In ultimul exemplu (Fig.) Transistor p-n-p-type alimentează un curent de sarcină la pământ (pe curent sursa). Exemplele rămase (care utilizează tranzistori, n-p-tip n) ar fi fost numit „chiuvete“ curent, dar este de obicei numit toate schemele de acest tip de surse de energie. [Titlul „pogotitel“ și „sursă“ asociată cu direcția curentului; în cazul în care fluxurile de curent în orice punct al circuitului, acesta este sursa, și vice-versa]. Circuitul divizor prima tensiune de rezistență este de aproximativ 1,3 ohmi, și foarte mici în comparație cu rezistența de bază care constituie ohmi (pentru. Orice schimbare factor asociat cu o modificare a tensiunii de colector nu afectează semnificativ asupra curentului de ieșire, după caz variația de tensiune pe baza foarte puțin.

Fig. 2.22. Schema tranzistor surse de curent cu trei moduri prejudecată la bază; tranzistori într-un p-tip n n fluxurile curente și fluxurile de tranzistori. Diagrama (c) prezintă o sarcină sursă la pământ.

Celelalte două rezistențe sisteme în circuit prejudecată sunt alese în așa fel încât curentul de curgere a fost de mai multe -etogo suficient ca diodele sunt deschise.

Gama de lucru.

O sursă de curent trimite o sarcină de curent constant doar până la o tensiune finală în întreaga sarcină. În caz contrar, sursa de curent ar fi capabil să genereze o capacitate infinită. Raza de acțiune a tensiunii de ieșire, în care sursa de curent se comportă după cum urmează se numește intervalul de lucru. Pentru a considerat numai că intervalul de funcționare a surselor de curent tranzistor este determinată de faptul că tranzistorul ar trebui să fie în modul de funcționare activă. Astfel, în prima schemă, tensiunea colector poate fi redusă atâta timp până când ajunge la saturație, t. E. To. Al doilea sistem, o tensiune mai mare pe emițător, își păstrează proprietatea sursă numai la valori ale tensiunii colector de aproximativ.

În toate cazurile, tensiunea colector poate varia de valorile tensiunii de saturație la valoarea tensiunii de alimentare. De exemplu, ultimul circuitul funcționează ca o sursă de curent în intervalul de tensiune a sarcinii, iar valorile limitate 0. Atunci când este utilizat în sarcină sau sursa de alimentare proprie a bateriei, tensiunea de colector poate fi mai mare decât tensiunea de alimentare. Cu acest sistem, se recomandă să urmeze ordinea nu are originea (tensiunea nu trebuie să depășească tensiunea de defalcare a colector-emitor) a tranzistorului și o defalcare nu este o putere excesivă disipată (valoare determinată de produs). În Sec. 6,07 puteți vedea că pentru mare putere tranzistor zona de operare în condiții de siguranță definite în mod specific.

Exercitiul 2.8. Circuitul a doua sursă de tensiune stabilizată: 15V și Dezvoltarea circuitului sursă de curent bazat pe tranzistor n-p-n tip, care ar furniza curent. Ca o sursă de tensiune pentru baza de date cu ajutorul sursei. Care este domeniul de funcționare într-un astfel de sistem?

Tensiunea sursei pe baza nu trebuie să fie stabilită. Dacă vă oferă posibilitatea de a schimba tensiunea, vom obține o sursă de curent programabilă. În cazul în care curentul de ieșire trebuie să monitorizeze în mod continuu tensiunea de intrare, leagăn semnalul de intrare (reamintim că litere mici, am fost de acord pentru a desemna schimbări) ar trebui să fie mici, astfel încât tensiunea emițător nu se reduce la zero. Această sursă de curent de curent de ieșire se va schimba în mod proporțional cu modificările de tensiune de intrare.

Dezavantaje ale sursei de curent.

Cum foarte diferit de tranzistor sursa de curent de ideal? Cu alte cuvinte, în cazul în care curentul de sarcină variază în funcție de schimbarea, spun tensiunea, adică dacă sursa de curent este rezistența echivalentă a valorii finale (Yaekv)? Și dacă da, de ce? Efectele observate de două tipuri:

1. Atunci când un curent predeterminat colector și tensiune, iar coeficientul (efect timpuriu) este oarecum modificat prin schimbarea tensiunii colector-emitor. Schimbarea de tensiune asociată cu o schimbare în tensiune în întreaga sarcină determină schimbarea puterii de ieșire, deoarece tensiunea de la emițător (și, prin urmare, de asemenea, curentul emitor) este schimbat, chiar dacă tensiunea de bază este fixată. Modificarea valorii coeficientului duce la modificări mici ale output (colector), curentul de la un curent fix al emițătorului, deoarece în afară variază ușor de tensiune pe bază în legătură cu o posibilă schimbare de rezistență sursă de polarizare datorită modificărilor coeficientului (și, prin urmare, curentul de bază). Aceste modificări sunt minore. De exemplu, variația curentului de ieșire a circuitului prezentat în Fig. 2.22, și este de aproximativ 0,5% pentru tipul tranzistor.

Fig. 2.23. O metodă de compensare a temperaturii sursei de curent.

În particular, atunci când schimbă tensiunea incărcare de la 0 la 8 Efectul precoce determină variația actuală de 0,5% și încălzirea tranzistorului la 0,2%. Raportul de schimbare contribuie în continuare la schimbarea de ieșire (divizor de tensiune pentru hard). Toate aceste modificări conduc la faptul că sursa de curent funcționează mai rău decât ideală bit de ieșire de curent depinde de tensiune și, prin urmare, rezistența nu este infinită. În viitor veți ști că există metode care fac posibilă depășirea acestui dezavantaj.

2. Tensiunea și coeficientul dependent de temperatură. În acest sens, atunci când schimbările de temperatură ambiantă de ieșire se produce curent de drift. Mai mult, temperatura de tranziție variază cu tensiunea pe sarcină (datorită modificărilor puterii disipate de tranzistor) și conduce la faptul că sursa nu funcționează ca un ideal. Modificarea tensiunii în funcție de temperatura mediului ambiant poate fi compensată prin circuitul din Fig. 2.23. În acest circuit, căderea de tensiune între bază și emitor a tranzistorului este compensată de căderea de tensiune pe joncțiunea emitor, care are aceleași caracteristici de temperatură. Rezistorul acționează ca o sarcină pentru Quest curgere curent de bază tranzistor.

Caracteristicile sursei de curent îmbunătățite.

In general vorbind, schimbarea de tensiune cauzată atât influența temperaturii (schimbarea relativă este de aproximativ, și dependența tensiunii (valoarea estimată efect precoce) poate fi minimalizată prin setarea tensiunii de emițător suficient de mare (cel puțin 1), în timp ce variația zecimi de tensiune ale unui milivoltmetru nu duce la o modificare semnificativă a tensiunii la bornele rezistorului emițător (reamintim că circuitul menține o tensiune constantă la baza.), de exemplu, în cazul în care (adică tensiunea aplicată bazei 0,7 V), variația tensiunii pe ieșire determină curentul de a schimba cu 10%, în cazul în care B, apoi aceeași schimbare curent determină o modificare de 1%. Cu toate acestea, nu ar trebui să meargă prea departe. Să ne amintim că limita inferioară a intervalului de funcționare determinat de tensiune emițător. Când sursa de curent de funcționare de la sursa de alimentare, tensiunea de emițător este făcută egală, intervalul de ieșire va fi egală cu puțin mai mică decât 5 (tensiunea de colector poate varia de la, t. e. de la 5,2 la 10 V).

Fig. 2.24 arată un circuit care îmbunătățește caracteristicile sursei de curent.

Fig. 2,24. Cascode sursa de curent având o rezistență îmbunătățită la schimbări în tensiune de sarcină.

Sursa de curent funcționează ca înainte, dar tensiunea de colector este fixat prin intermediul emițător. Curentul care curge în sarcina este aceeași ca înainte, deoarece colectorul (pentru) și curenții emițător sunt aproximativ egale între ele (datorită valorii mari). In acest circuit tensiunea depinde de tensiunea la bornele sarcinii, ceea ce înseamnă că modificările redresate tensiune datorate efectului timpuriu și a temperaturii. Pentru acest circuit de tip tranzistor oferă o variație de curent de 0,1% pentru o schimbare a tensiunii de incărcare de la 0 la 8; circuit pentru a asigura respectiva precizie rezistențe de utilizare stabile, cu o toleranță de 1%. (De altfel, acest circuit este utilizat în amplificatoare de înaltă frecvență, unde este cunoscut sub numele de „cascode“). În viitor va fi introdus la schemele de surse de curent care utilizează amplificatoare operaționale și feedback-ul, și care a rezolvat și problema eliminării impactului modificărilor curentului de ieșire.

Coeficientul de influență poate fi redus prin selectarea unui tranzistor cu o valoare mare, atunci când curentul de bază va aduce o contribuție neglijabilă la curentul emitor.

Fig. 2.25 arată o altă sursă de energie, în care curentul de ieșire este independent de tensiunea de alimentare. În acest circuit, picurarea de tensiune tranzistor pe rezistor determină curentul de ieșire, indiferent de tensiunea

Utilizarea de compensare tranzistor set rezistor și potențialul colector și acest potențial este mai mică decât tensiunea de la de două ori căderea de tensiune pe joncțiune; scăzând astfel influența efectului timpuriu. În acest sistem, nu există nici o compensare a temperaturii; Tensiunea scade la aproximativ și determină o variație corespunzătoare a curentului de ieșire.

Fig. 2.25. Un tranzistor sursă de curent cu o tensiune ca referință.