- Memperbaiki Litar Cermin Arus Asas
- Litar Cermin Semasa Wilson
- Kelebihan dan Batasan Teknik Cermin Semasa Wilson
- Contoh praktikal Litar Cermin Semasa Wilson
- Teknik Cermin Semasa Widlar
- Menganalisis dan memperoleh Impedansi Keluaran untuk Litar Cermin Arus Widlar
Dalam artikel sebelumnya, kami membincangkan mengenai Litar Cermin Semasa dan bagaimana ia dapat dibina menggunakan Transistor dan MOSFET. Walaupun litar cermin arus asas dapat dibina menggunakan dua komponen aktif sederhana, BJT dan MOSFET atau menggunakan litar penguat, outputnya tidak sempurna, serta mempunyai batasan dan ketergantungan tertentu pada perkara luaran. Jadi untuk mendapatkan output yang stabil, teknik tambahan digunakan dalam litar cermin semasa.
Memperbaiki Litar Cermin Arus Asas
Terdapat beberapa pilihan untuk meningkatkan output Litar Cermin Semasa. Dalam salah satu penyelesaian satu atau dua transistor ditambahkan di atas reka bentuk dua transistor tradisional. Pembinaan litar tersebut menggunakan konfigurasi pengikut pemancar untuk mengatasi ketidakcocokan arus asas transistor. Reka bentuknya boleh mempunyai jenis struktur litar yang berbeza untuk menyeimbangkan impedans keluaran.
Terdapat tiga metrik utama untuk menganalisis prestasi cermin semasa sebagai sebahagian daripada litar besar.
1. Metrik pertama ialah jumlah ralat statik. Ini adalah perbezaan antara arus input dan output. Ini adalah tugas yang sukar untuk meminimumkan perbezaannya kerana perbezaan penukaran output satu-hujung dengan keuntungan penguat pembezaan bertanggungjawab untuk mengawal nisbah penolakan mod biasa dan bekalan kuasa.
2. The berikut metrik paling penting adalah galangan keluaran sumber semasa atau kealiran output. Ini sangat penting kerana ia mempengaruhi tahap lagi semasa sumber semasa bertindak seperti beban aktif. Ia juga mempengaruhi peningkatan mod biasa dalam situasi yang berbeza.
3. Untuk operasi stabil litar cermin semasa, metrik penting terakhir adalah voltan minimum yang berasal dari sambungan rel kuasa yang terletak di seberang terminal input dan output.
Oleh itu, untuk meningkatkan output Litar Cermin Arus Asas, dengan mempertimbangkan semua metrik prestasi di atas, di sini kita akan membincangkan mengenai Teknik Cermin Semasa yang popular - Litar Cermin Semasa Wilson dan Litar Sumber Arus Widlar.
Litar Cermin Semasa Wilson
Semuanya bermula dengan cabaran antara dua jurutera, George R. Wilson dan Barrie Gilbert, untuk membuat litar cermin semasa yang lebih baik semalam. Tidak perlu dikatakan bahawa George R. Wilson memenangi cabaran pada tahun 1967. Dari nama George R. Wilson, litar cermin arus yang diperbaiki yang dirancang olehnya dipanggil Wilson Current Mirror Circuit.
Litar cermin semasa Wilson menggunakan tiga peranti aktif yang menerima arus di seluruh inputnya dan memberikan salinan tepat atau cermin arus ke outputnya.
Di atas Litar Cermin Semasa Wilson, terdapat tiga komponen aktif iaitu BJT dan perintang tunggal R1.
Dua andaian dibuat di sini - satu adalah bahawa semua transistor mempunyai keuntungan arus yang sama iaitu dan kedua ialah arus pengumpul T1 dan T2 sama, kerana T1 dan T2 dipadankan dan transistor yang sama. Oleh itu
I C1 = I C2 = I C
Dan ini juga berlaku untuk arus asas, I B1 = I B2 = I B
Arus asas transistor T3 dengan mudah dapat dikira dengan keuntungan semasa, iaitu
I B3 = I C3 / β… (1)
Dan arus pemancar T3 akan
I B3 = ((β + 1) / β) I C3 … (2)
Sekiranya kita melihat skema di atas, arus melintasi pemancar T3 adalah jumlah arus pengumpul T2 dan arus asas T1 & T2. Oleh itu, I E3 = I C2 + I B1 + I B2
Sekarang, seperti yang dibincangkan di atas, ini dapat dinilai lebih lanjut sebagai
I E3 = I C + I B + I B I E3 = I C + 2I B
Oleh itu, I E3 = (1+ (2 / β)) I C
I E3 dapat diubah sesuai (2)
((β + 1) / β)) I C3 = (1+ (2 / β)) I C
Arus pemungut boleh ditulis sebagai, I C = ((1+ β) / (β + 2)) I C3 … (3)
Sekali lagi mengikut skema arus melalui
Persamaan di atas dapat menarik hubungan antara arus pengumpul transistor Ketiga dengan perintang input. Bagaimana? Sekiranya 2 / (β (β + 2)) << 1 maka I C3 ≈ I R1. Arus keluaran juga dapat dikira dengan mudah jika voltan pemancar asas transistor kurang dari 1V.
I C3 ≈ I R1 = (V 1 - V BE2 - V BE3) / R 1
Jadi, untuk arus keluaran yang betul dan stabil, R 1 dan V 1 harus berada dalam nilai yang betul. Untuk menjadikan litar bertindak sebagai sumber arus tetap, R1 perlu diganti dengan sumber arus tetap.
Memperbaiki Litar Cermin Semasa Wilson
Litar cermin semasa Wilson dapat diperbaiki lagi untuk mendapatkan ketepatan yang sempurna dengan menambahkan transistor yang lain.
Litar di atas adalah versi litar cermin semasa Wilson yang diperbaiki. Transistor keempat T4 ditambah dalam litar. Transistor T4 tambahan mengimbangkan voltan pemungut T1 dan T2. Voltan pengumpul T1 ditstabilkan dengan jumlah yang sama dengan V BE4. Ini menghasilkan terhingga
Kelebihan dan Batasan Teknik Cermin Semasa Wilson
Litar cermin arus mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan litar Cermin Arus asas tradisional-
- Sekiranya litar cermin arus asas, ketidakcocokan arus asas adalah masalah biasa. Walau bagaimanapun, litar cermin arus Wilson ini hampir menghilangkan ralat keseimbangan arus asas. Oleh kerana itu, arus keluaran hampir tepat seperti arus input. Bukan hanya ini, rangkaian menggunakan impedans output yang sangat tinggi kerana maklum balas negatif merentasi T1 dari dasar T3.
- Litar cermin semasa Wilson yang diperbaiki dibuat menggunakan 4 versi transistor sehingga berguna untuk operasi pada arus tinggi.
- Litar cermin semasa Wilson memberikan impedans rendah pada input.
- Ia tidak memerlukan voltan berat sebelah dan sumber daya minimum diperlukan untuk membinanya.
Batasan Cermin Semasa Wilson:
- Apabila litar cermin semasa Wilson bias dengan frekuensi tinggi maksimum, gelung maklum balas negatif menyebabkan ketidakstabilan dalam tindak balas frekuensi.
- Ia mempunyai voltan pematuhan yang lebih tinggi berbanding dengan litar cermin arus dua transistor asas.
- Litar cermin semasa Wilson menghasilkan bunyi di seluruh output. Ini disebabkan oleh maklum balas yang meningkatkan impedans output dan secara langsung mempengaruhi arus pemungut. Turun naik arus pemungut menyumbang bunyi di seluruh output.
Contoh praktikal Litar Cermin Semasa Wilson
Di sini cermin semasa Wilson disimulasikan menggunakan Proteus.
Tiga komponen aktif (BJT) digunakan untuk membuat litar. BJT semuanya 2N2222, dengan spesifikasi yang sama. Pot dipilih untuk mengubah arus merentas pemungut Q2 yang akan lebih mencerminkan pemungut Q3. Untuk beban output, perintang 10 Ohms sedang dipilih.
Inilah video simulasi untuk Teknik Cermin Semasa Wilson-
Dalam video tersebut, voltan yang diprogramkan ke seluruh pemungut Q2 memantulkan pada pemungut Q3.
Teknik Cermin Semasa Widlar
Litar cermin arus yang sangat baik adalah Litar Sumber Arus Widlar, yang dicipta oleh Bob Widlar.
Litar sama persis dengan litar cermin arus asas menggunakan dua transistor BJT. Tetapi ada pengubahsuaian pada transistor output. Transistor output menggunakan perintang degenerasi pemancar untuk memberikan arus rendah di seluruh output dengan hanya menggunakan nilai perintang sederhana.
Salah satu contoh aplikasi popular dari sumber arus Widlar adalah di litar penguat operasi uA741.
Pada gambar di bawah, litar sumber arus Widlar ditunjukkan.
Litar hanya terdiri daripada dua transistor T1 & T2 dan dua perintang R1 & R2. Litar ini sama dengan litar cermin arus dua transistor tanpa R2. R2 dihubungkan secara bersiri dengan pemancar T2 dan pembumian. Perintang pemancar ini mengurangkan arus di T2 dengan berkesan berbanding dengan T1. Ini dilakukan oleh penurunan voltan di perintang ini, penurunan voltan ini mengurangkan voltan pemancar asas transistor output yang seterusnya mengakibatkan pengurangan arus pemungut merentasi T2.
Menganalisis dan memperoleh Impedansi Keluaran untuk Litar Cermin Arus Widlar
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, arus melintasi T2 dikurangkan dibandingkan dengan arus T1, yang dapat diuji dan dianalisis lebih lanjut menggunakan simulasi Cadence Pspice. Mari lihat pembinaan dan simulasi litar Widlar pada gambar di bawah,
Litar ini dibina di Cadence Pspice. Dua transistor dengan spesifikasi yang sama digunakan dalam litar, iaitu 2N2222. Probe semasa menunjukkan plot semasa melintasi pengumpul Q2 dan Q1
The simulasi boleh dilihat dalam imej di bawah.
Pada rajah di atas, plot merah, yang merupakan arus pengumpul Q1 semakin berkurang berbanding dengan Q2.
Mengaplikasikan KVL (Hukum Tegangan Kirchhoff) di persimpangan pemancar asas litar, V BE1 = V BE2 + I E2 R 2 V BE1 = V BE2 + (β + 1) I B2 R 2
Β 2 adalah untuk transistor output. Ia sama sekali berbeza dengan transistor Input kerana plot semasa pada grafik simulasi menunjukkan dengan jelas bahawa arus dalam dua transistor berbeza.
Formula akhir boleh diambil dari formula di atas jika β yang terhingga ditolak dan jika kita menukar I C1 sebagai I IN dan I C2 sebagai I OUT. Oleh itu,
Untuk mengukur rintangan output dari sumber arus Widlar, litar isyarat kecil adalah pilihan yang berguna. Gambar di bawah adalah litar isyarat kecil yang setara untuk sumber arus Widlar.
Ix semasa digunakan di litar untuk mengukur rintangan output litar. Jadi, mengikut undang-undang Ohms, rintangan output adalah
Vx / Ix
The rintangan output boleh ditentukan dengan menggunakan hukum Kirchoff di seluruh tanah kiri untuk R2, ia yang-
Sekali lagi, menerapkan undang-undang voltan Kirchhoff melintasi tanah R2 ke tanah arus input, V X = I X (R 0 + R 2) + I b (R 2 - βR 0)
Sekarang, mengubah nilai, persamaan akhir untuk mendapatkan rintangan output dari rangkaian Cermin Arus Widlar ialah
Jadi ini adalah bagaimana Teknik Cermin semasa Wilson dan Widlar dapat digunakan untuk memperbaiki reka bentuk Litar Cermin Arus Asas.