26. Разновидности схем простого токового зеркала: токовое зеркало с эмиттерными сопротивлениями.
Источник тока с эмиттерными сопротивлениями
Значительно лучшие характеристики имеют ИТУТ с эмиттерными резисторами, показанные на рис. 2. Многоколлекторные p-n-p-транзисторы легко реализуются в стандартном биполярном техпроцессе при использовании горизонтальных (латеральных) структур.
При рабочих токах, удовлетворяющих условию
где VRMIN — наименьшее падение напряжения на эмиттерных резисторах; различие эмиттерных токов DIэ/Iэ ИТУТ будет определяться не DUбэ транзисторов, а разбросом сопротивлений эмиттерных резисторов DRэ/Rэ. При этом для типовых значений DUбэ = 1 мВ DRэ/Rэ = 1% различие токов уменьшится с DIэ/Iэ = exp(DUбэ/jt ) = 1,0392 до DIэ/Iэ = DRэ/Rэ = 1,01. Для небольшого диапазона изменения входного тока подстройкой сопротивления эмиттерных резисторов можно добиться компенсации влияния базового тока на коэффициент передачи и получить К = 1.
Другими преимуществами ИТУТ с эмиттерными резисторами является возможность получения широкого диапазона коэффициентов передачи, т.к. он определяется отношением сопротивлений эмиттерных резисторов, увеличенное выходное дифференциальное сопротивление, температурная стабильность выходного тока, обусловленная отрицательной обратной связью (ООС) через эмиттерные резисторы, малый уровень выходного шума.
Эмиттерный резистор уменьшает уровень выходного шума источника тока, особенно значительно при высоком сопротивлении базовой области, что важно для современных ИС, которые из-за предельно малых размеров имеют значительные сопротивления полупроводниковых областей эмиттера, базы, коллектора. Главным недостатком ИТУТ с эмиттерными резисторами является нелинейность их передаточной характеристики, которая в первом приближении (без учета эффекта Эрли и конечного значения β транзисторов) описывается выражениями, приведенными в табл. 1.
Так как коэффициент передачи определяется отношением резисторов только при напряжении на эмиттерных резисторах, превышающем 10jt = 260 мВ, то затруднено применение ИТУТ с эмиттерными резисторами в микромощных и низковольтных схемах.
• коэффициент передачи определяется отношением эмиттерных резисторов только в области больших токов, а при малых — отношением площадей эмиттерных переходов;
• эффект Эрли значительно изменяет величину коэффициента передачи. Только при больших токах, когда начинает проявляться действие эмиттерных резисторов, выходное сопротивление увеличивается, и влияние выходного напряжения на коэффициент передачи уменьшается с 4 до 0,34 %/В.
26. Разновидности схем простого токового зеркала: токовое зеркало с эмиттерными сопротивлениями.
Рис. 20 Схема токового зеркала с эмиттерными сопротивления
Рассчитаем значения токов для этой схемы. Значение управляющего тока рассчитывается по формуле:
Для этой схемы можно записать:
или в другом виде:
Запишем выражения для токов коллектора
Найдем отношение токов коллектора:
;
Возьмем логарифм от левой и правой части:
или в другом виде
В случае небольшого разброса токов логарифмом можно пренебречь:
,
или в другом виде:
Ф.
10
Рассчитаем значение выходной проводимости. Для расчета выходной проводимости g0 для этой схемы источника тока необходимо записать полное уравнение для выходной проводимости транзистора:
Для этой схемы IК=IВЫХ, ZЭ=RЭ2, ZБ -динамическое сопротивление относительно базы VT2, состоящее из сопротивления RУПР включенного параллельно с динамическим сопротивлением транзистора VT1 в диодном включении и с сопротивлением RЭ1. Сопротивление ZБ RЭ1. С учетом этого запишем значение для выходной проводимости:
