הבנת מראות נוכחיים BJT

מראה נוכחי הוא מעגל שנועד להעתיק זרם דרך מכשיר פעיל אחד על ידי שליטה על הזרם בתוך מכשיר פעיל אחר של מעגל, שמירה על הפלט קבוע הנוכחי ללא קשר לטעינה. אבני בניין יסודי אלה חיוניים בעיצוב מעגלים משולב אנלוגי, המשרתים תפקידים קריטיים ברשתות הטיה, עומסים פעילים ויישומים רגולציה נוכחיים.

המראה הנוכחי הדו קוטבי הפשוט ביותר מיישם רעיון זה וכולל שני שלבים transistor מכוערים על ידי מהפך ישיר מתח אל-הווה.התצורה הבסיסית כוללת בדרך כלל שני טרנזיסטורים מתאימים, עם transistor אחד המבסס את ההתייחסות הנוכחית ואת השני מראה זה.השניים הפשוטים של המראה הנוכחי מבוסס על מערכת היחסים הבסיסית כי שני קשקשים שווים באותו אספן או סורק זהה יש את זהה לטמפרטורה הנוכחית.

עקרון התפעולי מתבסס על מערכת היחסים האקספוננציאלית בין מתח בסיס-מיטר ואספן הנוכחי ב transistors.The פולטter of Transistor Q1 מחובר לקרקע, האספן והבסיס שלו קשורים יחדיו, כך שמתח הבסיס האספן שלו הוא אפס, וכתוצאה מכך, הירידה במתח מעבר ל- Q1 היא VBE, כלומר, מתח זה מוגדר על ידי חוק הדירקדה ו-Q1 נאמר כדי להיות מחובר זה.

עקרונות עיצוב

דרישות Transistor Match

חשוב שיש Q1 במעגל במקום דילול פשוט, כי Q1 מגדיר VBE עבור transistor Q2.אם Q1 ו- Q2 מתאימים, כלומר, יש להם את אותו תכונות המכשיר באופן משמעותי, ואם מתח פלט המראה נבחר כך את הדחף בסיס האספן של Q2 הוא גם אפס, אז הערך VBE נקבע על ידי Q1 תוצאות פולטות זרם זרם הנוכחי של Q2 הוא זהה הנוכחי Q2 הוא גם Q2.

מכיוון שטמפרטורה היא גורם ב"משוואה הנדידה", ואנחנו רוצים ששני צומתי PN יתנהגו זהה בכל תנאי התפעול, עלינו לשמור על שני הטרנזיסטורים בדיוק באותה טמפרטורה.זה נעשה בקלות באמצעות רכיבים דיסקרטיים על ידי גלול שני המקרים הטרנסטרנסטוריסטים חזרה אל-back.אם הטרנזיסטורים מיוצרים יחד על שבב אחד של סיליקון (כפי שנקרא מעגל כל כך משולב, או שני מעצבים קרובים), יש להקל על מנת לאפשר את שני מעצבים אחרים לעבור לחום, בין מעצביטרים אחרים כדי לעבור אותם למולאו-C, או למולאו-למתאים אחרים.

עבור היישומים לעיל, מומלץ להשתמש ב BJTs כפול (שני BJTs שנאספו בחבילה אחת) זה מבטיח כי הטמפרטורה של שניהם ימות יהיה כמעט זהה כי שני הטרנזיסטורים הם פיזית זה לזה.בנוסף, באמצעות מכשירים מתאימים מבטיח כי הפרמטרים החשמליים של זוג טרנזיסטור הם כמעט זהים, מבטיח כמעט לחלוטין התנהגות סימטרית.

עריכת והשגת

אם Transistors Q1 ו- Q2 באיור 11.4 זהה (יש לו אותו גודל פולט ובכך שווה IS) זרם הקלט לתפוקה הנוכחית יחס או רווח הוא אידיאלי 1. יש פעמים כאשר רווח אחר מאשר אחד נדרש. כאשר בניית מעגלים ממכשירים דיסקרטיים רק יחסים teger פשוט אפשריים בעוד מעגלים משולבים מיקרו-אלקטרוניקה ניתן לעשות זרמיים עם אזורים Ater.

אם Q2 ו- Q3 הם טרנסג'נדרים שווים את זרמי העומס Iload יהיה שווה.אם אנחנו צריכים 2-Iload, מקביל Q2 ו- Q3. עדיף עדיין לקלקל טרנזיטור אחד, אומר Q3 עם פעמיים את האזור של Q2. הנוכחי I3 יהיה אז פעמיים I2. במילים אחרות, לטעון את הקשקשים הנוכחיים עם האזור הטרנסיסטריסטי.

שלב אחר-שלב תהליך קלקלציה

המונחים: rightining current

תהליך העיצוב מתחיל בבחירת זרם ההתייחסות המבוסס על דרישות מעגליות.הזרם ההתייחסות בדרך כלל מבוסס באמצעות התנגדות הקשורה בין מתח האספקה לבין הטרנזיטור המחובר לדודי.עבור מראה נוכחי בסיסי, ערך התנגדות ההתייחסות מחושב באמצעות מערכת היחסים הבסיסית:

(ב) ויקרא י"ד): "וְהִיאוּ הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא" (במדבר כ"ד, כ"ד)

(ב) ויקרא י"א: ויקרא י"ד: ויקרא י"א): "וַיָּבְהִיא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא

דוגמא מעשית

בואו לעצב מראה מעשי עבור 1mA פלט הנוכחי מ אספקת 12V. Set Iref = Iout= 1mA (עבור 1:1 מראה) אנו רוצים Iref לזרום דרך Rref מ VCC. Rref = (VCC - VBE) / Iref = (12- 0.7) / 0.001 = 11.3V 1mA = 11.3 k ⁇ 1= 11.3 k ⁇

השתמש בערך הסטנדרטי הקרוב ביותר: 11k ⁇ (סליחה Iref= 1.027mA) 10k ⁇ בסדרת E12 נותן 1.13mA - מקובל על רוב היישומים.זה מדגים את הגישה המעשית של שימוש בערכים מנוגדים סטנדרטיים ולקבל סטייה קטנה מערכי העיצוב האידיאליים.

Transistor Selection קריטריה

עבור מראה נוכחי 1mA, כמעט כל NPN קטן פועל. דרישות מפתח: VCEO ⁇ VCC (12V בדוגמה זו) - רוב הטרנזיסטורים קטנים מדורגים 25V-40V מינימום) IC max ⁇ Iout עם שולי בטיחות (למשל BC547 מטפל 100mA, מטפל בקלות 1A גבוה) , עלייה (ראו) ההגבלות הנוכחיות (ראו)

חשבונאות עבור שגיאות נוכחיות

בהתחשב בכך Vbe ו Beta עבור שני טרנזיסטורים זהה, הבסיס הנוכחי עבור כל טרנזיטור חייב גם להיות אותו.מכיוון הטרנזיסטורים מופעלים באזורים ליניאריים שלהם, הזרם באמצעות Rp מתחלק בין האספנים לבין הענף להאכיל את שני הבסיסים.הטעות הנוכחית של הבסיס הזה מייצגת אחת המגבלות העיקריות של המראה הנוכחי של שני הרנסטרנסטוריסטים הבסיסיים.

ניתן לבטא את מערכת היחסים הנוכחית של בטא סופית (β) כ:

(ב) ויקרא י"ד): "[2] ,2 [=ה]: [=ה]" (ב]"ה', ויקרא י"ד:2=2=2]

הערה כי משוואה זו צופה כי IO < IREF אלא אם כן β ⁇ .עבור טרנזיסטורים טיפוסיים עם β = 100, זה תוצאה של כ-2% שגיאה בהווה המראה.

תכונות ומגבלות

המונחים:

תכונה חשובה של המראה הנוכחי היא התנגדות פלט גבוה יחסית המסייע לשמור את התפוקה הנוכחית ללא קשר לתנאי העומס.השני הוא התנגדות פלט AC שלה, הקובעת כמה זרם התפוקה משתנה עם המתח החל המראה.

המראה הנוכחי יש תנופה גבוהה פלט כי הפלט שלה מוגדר כך שינויים במתח הפלט לייצר רק שינויים קטנים בפלט הנוכחי.התפוקה גבוהה מתחוללת מפיזיקה המכשיר ואת הטופולוגיה המעגלית כי מחלחלת זרם ממתח בפלט המראה.

אפקט מוקדם והתנגדות חיצונית

ה-VCB של Q1 במראה הוא אפס.אם VCB גדול מאפס ב- transistor Q2, האספן הנוכחי ב Q2 יהיה מעט גדול יותר מ- Q1 בשל ההשפעה המוקדמת.אחד הפגמים ב ointment הוא ההשפעה המוקדמת של מתח אספנים על אספנים הנוכחי.זה יכול לפעמים להיות מוערך מפרמטרי נתונים אם אישור (מעלה) הוא מוגדר (ציון 1% / A מייצג נוכחי).

מכיוון שהאפקט הראשוני הוזנח לפתרון IO, התנגדות הפלט היא אינסופית.אם אנו כוללים את ההשפעה המוקדמת ומניחים כי יש לו השפעה רשלנית בפתרון IO, ההתנגדות לתפוקה ניתנת על ידי המתח המוקדם המחולקים על ידי זרם הפלט.התפוק הסופי הזה גורם לזרם המראה להשתנות מעט עם שינויים במתח הפלט.

המונחים: Voltage

המתח המינימלי נופל על פני החלק הפלט של המראה הדרוש כדי לעשות את זה לעבוד כראוי. המתח המינימלי הזה מוכתב על ידי הצורך לשמור על הפלט טרנזיטור של המראה במצב פעיל.טווח המתח שבו המראה פועל נקרא טווח הציות ואת המתח סימון הגבול בין התנהגות טובה ורע נקרא המתח.

יש צורך לשמור על הפלט (BJT) transistor מתוך ריצוף, VCB = 0 V. או מנקודת מבט אחרת, לא לאפשר צומת בסיס אספנים להטיה קדימה.זה אומר את מתח התפוקה הנמוך ביותר המתקבל בפלט הנכון הנוכחי, מתח תאימות, הוא Vout=VCV = VBE בתנאים מוטה עם הפלט transistor ברמת הפלט הנוכחית IC עם 0B=V=V=V=V=V=V=V=V=V=V=VBE בתנאים מוטציה בתנאי הטיה בתנאי ההטיה עם תנאי ההאטה בתנאי ההטיה עם הפלט בדרגה הנוכחית.

טמפרטורה Sרגישות

המראה הנוכחי משמש לעתים קרובות מעגלים דו קוטביים כגון מעגלים דו קוטבי מתח נמוך.בעיה ביישומים מתח נמוך נובעת מריאציות במתח בסיס-מיטר, V, עם טמפרטורה, אשר יכול להשפיע לרעה על הפניה הנוכחית ו זרם מראי. הנוכחי דרך transistor Q rf עולה כי הוא מופחת על −2V / C עבור סיליקון דו קוטב / C.

במאמר זה, התייחסות נוכחית מדויקת באמצעות טמפרטורה ותהליך פיצוי המראה הנוכחי (TPC-CM) מוצע.הטמפרטורה גישה עצמאית זרם נוצר על ידי סיכום שיעור הטמפרטורה המוחלטת (PTAT) הנוכחית ומשולמת לטמפרטורה מוחלטת (CTAT) הנוכחית.טכניקת פיצוי זו יכולה לשפר באופן משמעותי את יציבות הטמפרטורה ביישומים מדויקים.

שיפור המראות הנוכחית

התחדשות

השגת התאמה טובה יותר בין זרמי הקלט והפלט היא להשתמש בסדרה פולטת מתנגדים על הטרנזירים.אם הזרם במגרעות טרנסטור אחד, זה גורם למתח על פני התנגדות פולטת שלה להגדיל, אשר גורם לירידה במתח הבסיסי שלה.זה גורם לזרם לרדת, ובכך גורם לשני הטרנזיסטורים להיות יותר שווה ערך טיפוסי עבור פולטים יכול להיות 100 יריבים.

צעד ראשון הוא לחבר מתנגדים לפלטים (או המקורות, במקרה של מאקס טרנזיסטורים), כפי שמדגם באיור 4-7. עם 6 k ⁇ התנגדות אנחנו משתמשים בדוגמה זו, אנו מורידים 300 מ"ר על פני המתנגדים.אם הזרם ב Q2 רוצה להיות גבוה יותר מ- I1, זה גם יגרום לירידה בלחץ גבוה יותר על פני R2.

כאשר טרנזיסטורים שאינם תואמים (בדרך כלל דיסקרטיים) משמשים לראיה, זה כבר מזמן ידוע כי ניוון פולטי התנגדות מניב תוצאה צפויה הרבה יותר ופלט יעיל יותר, להילחם אפקט מוקדם.עם זאת, שיפור זה מגיע עלות של חדר מתח מופחת ועלייה מתח מינימלי.

המונחים:

איור 3 מראה את המראה הנוכחי הבסיסי עם transistor שלישי הוסיף. איור 3: מראה עם פיצוי בסיסי הנוכחי. תצורה זו שלוש transistor מפחיתה באופן משמעותי את השגיאה הנוכחית הבסיס כי הוא מפגע בעיצוב של שני טרנסטורטורי בסיסי.

איור 11.8 מראה שבו החוט הפשוט המחבר את אספני Q1 לבסיסו מוחלף על ידי buffer חסיד פולטטר.זה שיפור במראה הנוכחית הפשוטה נקרא עוקב אחר פולטים מוגדל מראה.הרווח הנוכחי (ßQ3) של שלב הבאר הנפלט (Q3) מקטין מאוד את השגיאה הנגרמת על ידי בסיס סופי של Q1 ו- Q2.

ווילסון המראה

המעגל נקרא על שם ג'ורג' ר' וילסון, מהנדס עיצוב מעגלים משולב שעבד עבור טקטרוניקס. ווילסון המציא את התצורה הזו ב-1967 כאשר הוא וברורי גילברט דחקו זה בזה כדי למצוא מראה משופר בן לילה, אשר ישתמש רק שלושה טרנזיסטורים.

המראה הנוכחי של וילסון יש יתרונות ספציפיים על חלופות כי: השגיאה הסטטית, ההבדל הנוכחי קלט- ⁇ , מופחת לרמות קטנות מאוד מאוד לא ניתן כמעט לחלוטין עבור תקלות של מכשיר אקראי בעוד הפלט מוגדל על ידי גורם של ... המעגל משתמש משאבים מינימליים.

הסרת השגיאה הנוכחית של הבסיס: שלא כמו עיצובי מראה פשוטים, התצורה של וילסון מתקרבת לחיסול שגיאות איזון בסיס הנוכחי.זה תוצאות בפלט הנוכחי דיוק קרוב להודעה הנוכחית של תפוקה גבוהה: המעגל מעסיק מאוד תנופה גבוהה בגלל משוב שלילי מבסיס T3 ל-T1, הרבה יותר גבוה ממראה שני trans-trans-transistor הנוכחי.

שיפור גדול עוד יותר יכול להיעשות עם תוספת של טרנזיטור.עיגול זה, שהומצא על ידי ג'ורג' וילסון, נקרא באופן טבעי המראה הנוכחי של וילסון (מעצבי אנלוג לא מקבלים פרס נובל, הם מקבלים מעגל בשם על שמו).

שיפור המראה של וילסון

הוספת transistor רביעי המראה הנוכחי של וילסון באיור 11.10, יש לנו את המראה של ווילסון שונה או שיפור.הקלט המשופר לתפוקה הדיוק הנוכחי מושג על ידי השוואת מתחי Q1 ו- Q2 ב 1 VBE. זה משאיר את ה- ß הסופי ואת ההבדלים המתח של כל אחד Q1 ו- Q2 כמו ההשפעות הבלתי מובלות במראה.

עדיין יש טעות שיטתית במראה הראשי של וילסון: שני הטרנזיסטורים שנועדו להתאים לאותם מתחים אספנים. אחד טרנזיטור הוא ב VBE; השני הוא ב 2VBE. להיכנס לטרנסטור רביעי (איור 412).המטרה היחידה של Q4 היא להוריד את המתח האספן של Q1 לאותה רמה של Q2 עם זה, אנחנו רואים בטווח של 0.2 הוא פחות מ 0.

מקור נוכחי

מקור נוכחי Widlar הוא שינוי המראה הנוכחי של שני רנסטרים בסיסיים המשלב ניוון פולטטר התנגדות רק לתוצר הפלט, המאפשר את המקור הנוכחי לייצר זרמים נמוכים באמצעות ערכים רק מתון מתנגדים.עיגול זה נקרא על הממציא שלו, רוברט ווידר, והוא היה פטנט בשנת 1967. המעגל Widlar עשוי לשמש עם bipolarist או transisters.

איור 11.11 הוא מקור נוכחי Widlar באמצעות transistors דו קוטבי, שבו המתנגד הפולטטר R2 מחובר בסדרה עם פולט של פלט transistor Q2, ויש לו את ההשפעה של הפחתת הזרם ב Q2 ביחס ל- Q1.טופולוגיה זו היא מועילה במיוחד כאשר זרמים פלט נמוך מאוד נדרשים ללא שימוש בערכים מנוגדים לא מוחשיים.

« « « הצצה נוכחית

התצורה הנוכחית של ה- cascode מערערת תצורה של טרנסג'נדרים נוספים כדי להגדיל באופן דרמטי את הפלט. Cascoding מכפיל את ההתנגדות פלט כאשר נדרש Rout גבוה מאוד. Cascode מראה: Rout עולה בערך על ידי גורם הרווח הפנימי של cascode, ייצור Rout > > ro של מכשיר אחד.

ה- cascode מעלה את הפלט על ידי שני פקודות של גודל, שיפור משמעותי בביצועים.זה גם מאפשר Q1 ו- Q2 להיות תנאי הפעלה דומים מאוד, אשר משפר גם את הביצועים.זה הופך את המראות הקסקודמים אידיאליים עבור יישומים הדורשים מקורות הנוכחיים יציבים מאוד עם רגישות מינימלית לתנודות מתח.

המגבלה העיקרית של מראה BJT היא שטעות רווח שיטתית שמקורה בטא סופית הייתה גדולה.כדי להתגבר על המגבלה הזו, נעשה שימוש במראה השלוסון.הבחירה בין קובצי ה- cascode ו- Wilson תלויה בדרישות היישום הספציפיות וסדרי העדיפויות של הביצועים.

המונחים: BJT Mirror Currents

רשתות

המראה הנוכחי משמש לספק זרמים הטיה ועומסים פעילים מעגלים. מראות נוכחיים משמשים נרחב כדי לבסס נקודות הפעלה יציבות עבור טרנזיסטורים בשלבים מגבר.בניגוד להטיה מנוגדת, הטיה הנוכחית מראה מספקת דחיית כוח עליון ויציבות טמפרטורה.

בעוד שניתן לייצר מתנגדים ב- ICs, קל יותר לייצר טרנזיסטורים.מעצבים IC להימנע כמה מתנגדים על ידי החלפת מטענים עם מקורות נוכחיים. A מעגלים כמו מגבר מבצעי שנבנה ממרכיבים דיסקרטיים יהיו כמה טרנזיסטורים ומתנגדים רבים.גרסה משולבת של מעגלים משולבים יהיה הרבה טרנזיסטורים וכמה מתנגדים.

מטען פעיל ב Amplifiers

מגברי IC רבים משתמשים בעומס BJT במקום ההתנגדות העומס, RC. BJT לטעון התנגדות הוא בדרך כלל מחובר כמקור קבוע קבוע עם עומס התנגדות גבוה מאוד (התנגדות ⁇ של המקור הנוכחי) - התנגדות עומס גבוה יותר, עלייה בתפוקה גבוהה יותר. שמאל מראה AMP עם עומס פעיל (התקפה של Q3 ו- Q4).

מגבר שונה כולל שני BJT transistors Q1 ו- Q2 אשר מסוף פולטטר שלהם מחוברים יחד למקור נוכחי.כאשר הם תואמות מאוד BJTs משמשים, amplification משותף-Mode הוא קטן מאוד ואם מכשירים אלה הם שני פלטים הדוקים, שינויים טמפרטורה רק יש את אותה השפעה כמו החלת מתח הפחתה משתנה איטי.

העומס הנוכחי פעיל מראה מייצר תנופה פנימית גבוהה מאוד, ובכך תורם לרווח שונה מאוד.תצורה זו היא יסוד לתהליכי גירוי של שלבים ועיגולים אנלוגיים אחרים.

עיצוב Amplifier

רוב המגברים התפעוליים המודרניים משתמשים בקצה חזית מגבר שונה. במילים אחרות, השלב הראשון של המגבר המבצעי הוא מגבר שונה.מראות הנוכחיים ממלאים תפקידים קריטיים רבים בעיצוב הדגימה, כולל מקורות נוכחיים לזנב לזוגות שונים, עומסים פעילים עבור שלבים של מתח, ועיוותים שלב.

לעתים קרובות, העומס האספן של טרנזיסטור אינו התנגדות אלא מראה נוכחי.לדוגמה העומס האספן של Q4 אספן, Ch 8 הוא מראה נוכחי (Q2). עבור דוגמה של מראה נוכחי עם אספן מרובים, פלטים לראות Q13 במודל 741 תצלום, Ch 8. Q13 phos הנוכחי תפוקה תחליף למתנגדים כמו אספן עבור Q15 ו Q17.

המונחים: right shape

מראות נוכחיים מאפשרים טכניקות ניווט נוכחיות מתוחכמות בהכפלות אנלוגיות, ממירים דיגיטליים-ל-אנטולוגיים, ועיגולים אנלוגיים מדויקים אחרים. ממירים דיגיטליים-לנאלוגיים: מראות נוכחיים יכולים לשמש במעגלים ממירים דיגיטליים-ל-אנטולוגיים כדי לספק מקור נוכחי מדויק שהוא פרופורציונלי לקוד הקלט הדיגיטלי.

בהכפלות אנלוגיות ומשתנה לצבור מגבר, מראות נוכחיים מאפשרים שליטה מדויקת של זרמי אות תוך שמירה על לינאריות גבוהה ועיוות נמוך.היכולת לדרג זרמים על ידי יחסי שטח טרנסיסטורים הופכת את המראות הנוכחיים אידיאליים ליישום מקורות עדכניים במשקל ברשתות סולם DAC.

פשטות והערות

הרגולטורים של וולטאג: מראות נוכחיים יכולים לשמש במעגלי ניטור מתח לספק זרם קבוע לטעון, ללא קשר לשינויים במתח קלט או התנגדות עומס. ,פני מתח מתח מתח מתח, אשר הם היסוד לטכנולוגיות אנלוגיות מדויקות, להסתמך במידה רבה על מעגלי המראה הנוכחיים כדי ליצור מתחי התייחסות מותאמת טמפרטורה.

מראות נוכחיים משמשים גם אבני בניין חיוניות ב הרגולטורים נמוכים (LDO), מתן זרמים הטיה יציבה עבור מגברי שגיאות ועבר טרנזירים תוך שמירה על יחסי דחיית חשמל גבוהים.

דרישות נוכחיות

יישומים רבים כמו חשמל (EV) או כלי רכב מחוסנים (HEV) לדוגמה, דורשים את העומס הנוכחי נמשך מסוללה להיות מורגש קרוב לסוללה עצמה.הזרם חייב להיות מומר למתח שנמצא בטווח קלט של ממיר אנלוגי לדיגיטלי (ADC) או מיקרובקר ולכן יש לו גודל קטן.

נהגי LED ויישומים תצוגה

הגדר זרם מדויק באמצעות LED באמצעות מראה נוכחי.בניגוד למתנגד פשוט (אשר שינויים נוכחיים עם מתח היצע וגוון LED VF), מראה נוכחי שומר בדיוק את הזרם הנוכחי ללא שינוי של תנודות אספקה - מה שהופך LED בהירות עקבי. יישום זה חשוב במיוחד להציג תאורה אחורית, תאורה אינדיקטור ומערכות תאורה רכב שבו בהירות עקבית היא קריטית.

שיקולים עיצוביים ועיסוקים טובים

טכניקות להתאמה

פריסה קפדנית ועיצוב transistor יש להשתמש כדי למזער את מקור זה של שגיאה.לדוגמה, Q1 ו- Q2 יכול כל אחד להיות מיושם כמו זוג טרנזיסטורים מקבילים מסודרים כמו quad בתוך הפריסה ממוקדת משותף כדי להפחית את ההשפעות של ⁇ המקומי ברווח הנוכחי.אם המראה הוא לשמש ברמה מוטה קבועה, התאמת מתנגדים פולטים של זוג זה יכול להעביר כמה מן המוליכים כדי להתמודד עם אלה.

זוגות מתים בכל חבילה הם במיוחד מ אותו אזור מוצץ כדי למזער את האפשרות של סטיית בתהליך הייצור. בעיצוב מעגלים משולב, טכניקות הפריסה משותפת ומבנים transistor מודימדנים לעזור למזער את ההשפעות של תהליכים ⁇ s ו ⁇ תרמיים על פני המוות.

ניהול ארס

יתר על כן, Q2 עשוי להיות חם יותר באופן משמעותי מ Q1 בשל הניתוק של כוח גבוה יותר.כדי לשמור על התאמה, הטמפרטורה של הטרנזירים חייב להיות כמעט זהה.ב מעגלים משולבים וערכים transistor שבו שני הטרנזיסטורים נמצאים באותו ימות, זה קל להשיג. אבל אם שני הטרנזיסטורים מופרדים באופן נרחב, הדיוק של המראה הנוכחי הוא נפגע.

עבור יישום דיסקרטי, קרבה פיזית והפיכה תרמי הם חיוני.הריגה טרנזיסטורים מתאימים על אותו כיור חום או באמצעות חבילות טרנזיטור כפול מבטיח מעקב תרמי.ביישומים בעלי עוצמה גבוהה, עיצוב תרמי זהיר מונע הבדלים טמפרטורה כי יהיה degrade התאמה הדיוק.

דרישות אספקה

המתח המינימלי לראיית הנוכחית חייב להתאים את המתח הציות בתוספת כל טיפות מתח על פני מתנגדים הנוכחיים.עבור מראות בסיסיים, זה בדרך כלל דורש לפחות VIRFLT:0BEIRFLT:1 + VIRLT:2CE,satFLT 3, בערך 1V עבור סיליקון.Ts. מורכבים יותר התנצלויות כמו וילסון או מראות דורשים חדר נוסף.

רעש אספקת חשמל יכול להיות יחד לתוך ההפניה הנוכחית, דה-מחדש ביצועים. capacitors כראוי ואת עיצוב רשת הפצה אנרגיה זהיר עיצוב רשת הפצה כוח מצמצם את ההשפעות האלה.ביישומים מדויקים, באמצעות היצע מוסדר נפרד עבור זרם ההתייחסות יכול לשפר באופן משמעותי את הביצועים.

תגובה מהירה ויציבות

בעיות תגובה תדירות: ניתוח גבוה קידוד יוצר חוסר יציבות בלולאת משוב שלילית.הקפיות הטפילטיות של הטרנזיסטים, במיוחד מחיאות כפיים, יכול ליצור קטבים בתפקוד ההעברה המגבלה רוחב פס או לגרום לחוסר יציבות בתצורה משוב.

תוצאה נוספת של הוספת ה- C3 הנפלט היא, באופן כללי, אובדן בתגובה התדירות של המראה. Transistor Q3 עשוי לפעול בזרם קטן מאוד של 2IB. אם היה להיות קיבול משמעותי לקרקע בקשר הבסיס המשותף ל- Q1 ו- Q2 הזרם הזמין למילוי הנוכחי יהיה קטן גם ל- 2B.

נושאים מתקדמים ופיתוח מודרני

מבצע נמוך-Voltage

הבדל זה גדל כאשר הטרנזיסטורים חולקים מסוף גוף משותף ואפקט הגוף ב M4 מעלה את מתח הסף שלה. בצד הפלט של המראה, המתח המינימלי לקרקע הוא... מתח זה צפוי להיות גדול משמעותית מ 1.0 וולט.שני הבדלים פוטנציאליים לעזוב חדר ראש לא מספיק עבור המעגל המספק את הקלט הנוכחי ומשתמשת את הפלט הנוכחי, אלא אם כן מתח הכוח הוא גבוה יותר מ 3 וולטיים רבים משולבים כדי להשתמש בתצורה נמוכה של תאים כדי להפעיל את הסוללות רחבות.

עיצובים נמוכים מודרנים משתמשים בהתנצלות מיוחדת הממזערת את דרישות חדר הראש מתח תוך שמירה על ביצועים נאותים.אלה כוללים מראות מוכופים, תצורה של קוד מבוקר, ותכניות הטיה הסתגלות אשר מייעלות ביצועים על פני מתחי אספקה שונים.

שיטות הפעלה

הטמפרטורה coefficient וגודל של זרם ההתייחסות מושפעת מהתהליך וריאציות. כדי לגוון את תהליך וריאציות, TPC-CM המוצע משתמש שתי מראות נוכחיים במשקל בינארי השולטים בטמפרטורות coefficient וגודל של ההתייחסות הנוכחית.לאחר זרמי PTAT ו- CTAT נמדדים, מתג הקודים של TPC-CM נקבעים על מנת שההיקף של הסימון הנוכחי הוא עצמאי לטמפרטורה של 0, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, לאחר ש-i-i-i-i-i-C, הוא מופחת, לאחר ש-i- 0.

טכניקות דיגיטציה ו calibration מאפשרות מראות עכשוויים מודרניים להשיג רמות דיוק לפני כן בלתי ניתנות להשגה. על ידי מדידה וניתוק עבור שינויים בתהליך במהלך בדיקות הייצור, יצרנים יכולים להבטיח מפרטים הדוקים על פני ייצור הרבה ותנאי הפעלה.

עיצובים גבוהים

המראה הנוכחי הוא אחד המרכיבים החשובים ביותר בעיצוב מעגלים אנלוגי.עבור יישומים של מעגלים אנלוגיים ביצועים גבוהים, הדיוק והפלט הם הפרמטרים החשובים ביותר כדי לקבוע את הביצועים של המראה הנוכחי.בנייר זה, מראה חדש הנוכחי מוצע לספק דיוק גבוה מאוד ואימפולסיפוק גבוה מאוד. שלב חדש של קבלת משוב משמש כדי להגדיל את הפלט והתאמה של דיוק באופן משמעותי.

Advanced topogies מעסיקה לולאות משוב מרובות וטכניקות להפחתה של השגת תנודות פלט בטווח הג'יגה-אום. מראות אולטרה-גבוהות אלה חיוניים למכשירים מדויקים, ממירי נתונים ברזולוציה גבוהה, ויישומים אחרים שבהם איכות המקור הנוכחית משפיעה ישירות על ביצועי המערכת.

פתרון בעיות ומלכודות נפוצות

בעיות לא דומות

k1 נקרא הגורם הנוכחי ואידיאלי, יש לו ערך של 1 או אחר בעל ערך שנקבע על ידי היחס בין הערכים שנבחרו עבור R1 ו- R2. IOUT צריך לעקוב אחר IIN בטווח של ערכים נוכחיים קלט הנדרשים על ידי העיצוב, עם זאת, אפילו הבדלים קטנים במאפיינים הפיזיים של BJTs, כגון, אם יש להם ערכים שונים של VBE ו / hfe אז kvi בדיוק מהמדיקטיבי הזה הוא עושה את ההתנהגות הקשה יותר.

כאשר הם פותרים מעגלי מראה נוכחיים, ודאו כי טרנזיסטורים מתאימים כראוי ופועלים באזורים הפעילים שלהם. Measure VigFLT:0BEIRFLT:1 מתחים כדי לאשר, ולבדוק מתחים אספנים כדי להבטיח שאף אחד טרנסיסטור לא נכנס לשחיקה.

בדידות והתאמה

אחד הכישלונות הנפוצים ביותר במעגלי המראה הנוכחיים מתרחש כאשר הפלט עוברי נכנס לשקע בשל מתח אספן לא מספיק.זה קורה בדרך כלל כאשר ההתנגדות העומס גדול מדי או מתח ההיצע נמוך מדי.תמיד לוודא כי מתח הפלט נשאר מעל מתח הציות תחת כל תנאי התפעול.

במעגלים עם עומסים משתנים, הפרות תאימות דינמיות יכולות להתרחש במהלך transients.הוספת עקפיפות capacitors ולהבטיח שולי מתח נאותים מונעים בעיות אלה. עבור יישומים קריטיים, מעגלים ניטור יכולים לזהות הפרות תאימות ולעורר פעולות הגנה.

אובססיה וחוסר יכולת

מראות נוכחיים עם משוב, במיוחד תצורה של וילסון, יכולים להתבודד אם קפיאנטים parasitic ליצור שינוי שלב מוגזם. הקפאת פיצוי קטן על פני נקודות קריטיות יכול לייצב את המעגל.עם זאת, פיצוי מופרז תגובה תדירות, הדורש אופטימיזציה זהירה.

לולאות קרקעיות וספקות כוח ירודה יכולות להזריק רעש לתוך הזרם ההתייחסות, מה שגורם לתנודות הנוכחיות של פלט.כוכב מיפוי טכניקות וכובעים מקומיים מעצימים את ההשפעות הללו. במערכות בעלות חתימה מעורבת, הפרדה בין נימוקים אנלוגיים ודיגיטליים מונעים החלפת רעשים דיגיטליים מפני זרמים אנלוגיים מושחתים.

מדידה ואופי

DC Characterization

כדי לאפיין באופן מלא מראה נוכחי, למדוד את זרם הפלט הנוכחי מול טווח התאימות המלא. עקומת I-V זו חושפת את מתח הציות, אימפולסי הפלט, וכל התנהגות לא-אידאלית.לשים את זרם ההתייחסות לאמת לינאריות ודיוק הרווח הנוכחי בטווח התפעולי.

התצורה של הטמפרטורה דורשת מדידות בטווח הטמפרטורה שצוין, בדרך כלל -40 מעלות C ל +125 מעלות צלזיוס עבור יישומים מסחריים. פלט פלט הנוכחי מול הטמפרטורה במתח הפניה קבוע הנוכחי והפלט כדי לכמת את הטמפרטורות coefficients.

ביצועים AC

האפיון AC כולל מדידת אימפולסי פלט מול תדירות וקביעת רוחב הפס של המראה הנוכחי.ניתוח AC קטן חתימה מגלה קוטבים ואפסים בתפקוד ההעברה.עבור מראות המשמשים באפליקציות דינמיות, מדידות תגובה טרנספורמטיביות מראות זמן יישב ופרטים נוספים לפתרון.

מדידות רעש הן קריטיות עבור יישומים מדויקים.מדת תפוקת צפיפות ספקטרום רעש הנוכחי בטווח התדירות של עניין.רעש Flicker שולט בתדרים נמוכים, בעוד רעש תרמי מגדיר את רצפת הרעש בתדרים גבוהים יותר.

משאבים עיצוביים מעשיים

עבור מהנדסים המעצבים את BJT הנוכחית מראות, מספר משאבים מצוינים מספקים עומק נוסף והדרכה מעשית.ה-FLT:0 (Analog מכשירים FLT:1) אתר מציע הערות יישום נרחבות וכלים עיצוב עבור מעגלי המראה הנוכחיים.

עבור למידה מעשית, רוחב מעגלים מראה פשוטים הנוכחיים עם רכיבים דיסקרטיים מספק אינטואיציה בלתי נסבלת.התחל עם מראה דו-טרנסיסטר בסיסי באמצעות טרנזירים מותאמים קטן-חתים כמו BC547 או 2N3904. ביצועים, ולאחר מכן ליישם בהדרגה כדי להתנצלות כדי לצפות את היתרונות ממקור ראשון.

כלי סימולציה SPICE מאפשרים ניתוח מפורט לפני ביצוע חומרה. סימולטורים מודרניים כוללים ניתוח מונטה קרלו להערכת ההשפעות של סובלנות רכיב, טאטאי טמפרטורה עבור אפיון תרמי, וניתוח AC עבור תגובה תדירות. כלים אלה מסייעים אופטימיזציה עיצובים לזהות בעיות פוטנציאליות מוקדם בתהליך הפיתוח.

מסקנה

מראות נוכחיים BJT מייצגים אבני בניין בסיסיות בעיצוב מעגלים אנלוגי, המציעים פתרונות אלגנטיים לשכפול הנוכחי, הטיה וטעינה פעילה. בעוד תצורה של 2-transistor הבסיסית מספקת נקודת התחלה פשוטה, הבנת המגבלות ושיפורים הזמינים מאפשרת למעצבים לבחור מתאים להתנצלות עבור יישומים ספציפיים.

מרשתות הטיה פשוטות ועד למגבר תפעולי מתוחכם, מראות נוכחיים מאפשרים פונקציונליות כי יהיה בלתי מעשי או בלתי אפשרי עם רכיבים פסיביים בלבד.היכולת לייצר זרמים מדויקים ויציבים עם שטח סיליקון מינימלי הופכת מראות נוכחיים הכרחיים בעיצוב מעגלים משולב מודרני.

הצלחה בעיצוב המראה הנוכחי דורש תשומת לב לטרנסטור התאמה, ניהול תרמי, טכניקות הפריסה, ותנאי התפעול.על ידי יישום העקרונות והחישובים המפורטים במדריך זה, מהנדסים יכולים לעצב מראות עכשוויים חזקים העומדים בדרישות ביצועים על פני טמפרטורה, וריאציות תהליכים, ותנאי הפעלה.

כמו טכנולוגיה של Semiconductor ממשיכה להתקדם לעבר מתחים נמוכים יותר וגאומטריה קטנה יותר, עיצוב המראה הנוכחי מתפתח כדי להתמודד עם אתגרים חדשים. נמוך-voltage topologies, טכניקות לצמצום דיגיטלי, ושיטות פיצוי מתקדמות להבטיח כי מראות נוכחיות יישארו רלוונטיות ויעילות במערכות אנלוגיות וחתימות מעורבות.