Я не понимаю текущих источников! Батареи являются источниками напряжения, но как реализовать источник тока? Я смотрел на текущие зеркала, чтобы увидеть, как они работают, и я понимаю идею получения почти идентичного тока, производимого другой половиной, но на диаграммах, откуда берется текущий I_ref? Это просто источник напряжения на резисторе? Кроме того, как я мог использовать это, чтобы управлять нагрузкой, которая была присоединена к стоку M2?
Я ценю любое объяснение!
Ответы:
В какой-то момент, если вы хотите иметь источник тока с фиксированным значением в мкА, вам необходим первичный источник напряжения или тока. Зеркало (как следует из его названия) просто отражает известный ток (может быть, выше или ниже, если вы используете параллельные транзисторы (меняете геометрию транзистора) или вводите один или несколько эмиттерных резисторов, так что больше похоже на увеличительное зеркало).
В IC (и снаружи) вы можете серво все виды различных источников тока от одного опорного тока с использованием взвешенных зеркал и тому подобное, но вам все еще нужно, что ток. Некоторые микросхемы выводят этот узел на вывод, и вы подключаете резистор к Vcc или к чему-либо еще, поэтому все текущие зеркала в чипе масштабируются этим током (который более или менее стабилен, если Vcc >> 0,6 В).
Опорное напряжение и резистор является своего рода опорным током (хотя заметим, что напряжение тока входного зеркала не равен нулю, и изменения при температуре около -2mV / ° C, так что она не будет стабильной при изменении температуры, если только опорного напряжения у вас есть подходящая характеристика).
Один из способов получить эталонное напряжение - создать эталонную запрещенную зону, которая, естественно, составляет около 1,25 В, но может быть усилена до любого напряжения, которое вам нравится.
Одна микросхема, которую стоит изучить, - это TI (урожденная Burr-Brown) REF200 , которая имеет типичную схему, приведенную в техническом описании. Он имеет два двухполюсных источника тока / приемника + 100% +/- 0,5% и прецизионное токовое зеркало (полное токовое зеркало Уилсона с эмиттерными резисторами вырождения). Также см. AB165 , который охватывает широкий спектр источников тока.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ТЕКУЩИХ ИСТОЧНИКОВ И ТЕКУЩИХ ПРИЕМНИКОВ
Я не понимаю текущих источников! Батареи являются источниками напряжения, но как реализовать источник тока?
Вот схема источника тока, которая использует операционный усилитель: -
Этот тип источника тока основан на применении Vset к неинвертирующему входу операционного усилителя. Из-за того, что операционный усилитель имеет большой коэффициент усиления в разомкнутом контуре, можно предположить, что инвертирующий вход имеет то же напряжение, что и неинвертирующий вход. Операционный усилитель достигает этого с отрицательной обратной связью - его выход управляет транзистором до тех пор, пока напряжение на Rset не станет равным Vin. Следовательно, ток из коллектора:
I =
Существует много других типов источников тока, которые дают аналогичные результаты, НО сопротивление нагрузки должно быть в ограниченном диапазоне. Нулевое сопротивление - это нормально, но попытка протолкнуть 1 мА через резистор 10 кОм при питании 5 В не сработает.
На вашей картинке Iref может прийти откуда угодно - внешний сигнал или резистор, подключенный к источнику питания - ток I ref легко вычисляется, потому что M1 действует как низкий импеданс с падением напряжения на нем - лучше взглянуть на эквивалент Схема BJT, потому что падение напряжения явно "0,7 В", когда база связана с коллектором.
Реализация этого текущего зеркала основана на том факте, что V DD является постоянным, резистор имеет известное значение, а V GS будет иметь постоянную рабочую точку, которую вы можете получить из таблицы (или экспериментально).
Зная, что V DD и V GS постоянны, вы можете рассчитать ток в левой ветви по закону Ома. Тогда, если оба транзистора близко согласованы, токи в обеих ветвях будут одинаковыми. Обратите внимание, что что бы вы ни делали в правой ветви, это никак не повлияет на ток в левой ветви.
Понимание конкретных схемных решений основано на выявлении основных идей, стоящих за ними. Итак, давайте посмотрим, что это за идеи ...
Для получения тока, согласно закону Ома I = V / R, нам нужны только напряжение и сопротивление. Таким образом, если бы нагрузка была чисто резистивной, нам потребовался бы только источник напряжения для производства тока. Изменяя напряжение, мы можем установить желаемую величину тока.
Но если нагрузка ведет себя как источник напряжения (например, аккумуляторная батарея, конденсатор, стабилитрон, короткое соединение, отрицательный резистор и т. Д.), Нам необходимо последовательно подключить дополнительное сопротивление для установки (ограничения) тока. Таким образом, в общем случае источник тока выполнен двумя последовательными элементами - источником напряжения с напряжением V и резистором с сопротивлением Ri ... и подключен к нагрузке с напряжением VL и сопротивлением RL. Эти четыре элемента соединены в круг, и каждый из них влияет на величину тока, определяемую отношением общего напряжения Vt и сопротивления Rt; I = Vt / Rt = (V ± VL) / (Ri ± RL). В этой схеме источник входного напряжения пытается установить ток по его напряжению V и сопротивлению Ri, в то время как нагрузка мешает ему по его напряжению VL и сопротивлению RL.
Самый простой способ (типичный для электрических цепей) заключается в огромном увеличении как напряжения, так и сопротивления входного источника (это хорошо известное определение идеального источника тока из учебников по электротехнике). Они высокие, но постоянные (статичные) ... и это беда. Таким образом, напряжение и сопротивление нагрузки становятся незначительными по сравнению с входным источником. Ясно, что создание хорошего источника тока таким образом связано с большими потерями мощности в сопротивлении.
Более умный способ (типичный для электронных схем) состоит в изменении напряжения или сопротивления источника. Они динамичны, но низки ... так что потери мощности малы ... и это прибыль. У нас есть иллюзия чрезвычайно высокого (дифференциального) сопротивления, но фактическое (статическое) сопротивление низкое. Посмотрим, как эта идея воплотится в жизнь ...
Хитрость заключается в том, что когда нагрузка увеличивает / уменьшает свое напряжение или сопротивление, источник уменьшает / увеличивает свое напряжение или сопротивление с тем же значением ; поэтому ток не меняется.
Эта компенсация может быть выполнена без какой-либо отрицательной обратной связи, используя следующий источник напряжения (так называемый «самозагрузка») или стабилизирующий ток резистор (реализуемый BJT или полевым транзистором с постоянным входным напряжением).
Один из вариантов этого метода заключается в том, чтобы вместо того, чтобы изменять само напряжение источника, добавлять дополнительное напряжение последовательно к постоянному напряжению источника, таким образом компенсируя воздействие нагрузки. Эта идея реализована, например, в операторе инверторного источника тока .
Еще одна более экстравагантная идея - вводить дополнительный ток в нагрузку, подключая дополнительный источник тока параллельно к основному источнику входного сигнала . Это реализовано в источнике тока Хоуленда .
Вы можете увидеть больше об этих методах в моих крутых историях об источниках постоянного тока .
В заключение, сила этого подхода заключается в том, что, зная основные идеи, мы можем объяснить и реализовать конкретные конфигурации схем из прошлого, настоящего и будущего (реализованные с помощью ламп, BJT, FET, операционных усилителей и т. Д.)