Kasalukuyang mirror circuit: wilson at widlar kasalukuyang mga diskarte sa pag-mirror

Sa nakaraang artikulo, tinalakay namin ang tungkol sa Kasalukuyang Mirror Circuit at kung paano ito maitatayo gamit ang Transistor at MOSFET. Sa kabila ng katotohanang ang pangunahing kasalukuyang mirror circuit ay maaaring maitayo gamit ang dalawang simpleng mga aktibong bahagi, BJTs at MOSFET o gumagamit ng isang amplifier circuit, ang output ay hindi perpekto, pati na rin mayroon itong ilang mga limitasyon at dependency sa mga panlabas na bagay. Kaya upang makakuha ng isang matatag na output, ang mga karagdagang diskarte ay ginagamit sa kasalukuyang mga circuit ng mirror.

Pagpapabuti ng Pangunahing Kasalukuyang Mirror Circuit

Mayroong maraming mga pagpipilian upang mapabuti ang output ng Kasalukuyang Mirror Circuit. Sa isa sa mga solusyon isa o dalawang transistors ay idinagdag sa tradisyunal na disenyo ng dalawang transistors. Ang pagtatayo ng mga circuit na iyon ay gumagamit ng pagsasaayos ng tagasunod ng emitter upang mapagtagumpayan ang kasalukuyang kasalukuyang hindi pagtutugma ng mga transistors. Ang disenyo ay maaaring magkaroon ng iba't ibang uri ng istraktura ng circuit upang balansehin ang output impedance.

Mayroong tatlong pangunahing sukatan upang pag-aralan ang kasalukuyang pagganap ng salamin bilang bahagi ng isang malaking circuit.

1. Ang unang sukatan ay ang dami ng static error. Ito ay ang pagkakaiba sa pagitan ng mga input at output na alon. Ito ay isang matigas na gawain upang i-minimize ang pagkakaiba bilang pagkakaiba ng pagkakaiba-iba ng output ng isang solong natapos na output na may pakinabang na nakuha ng amplifier ay responsable upang makontrol ang ratio ng pagtanggi ng karaniwang mode at power supply.

2. Ang susunod na pinakamahalagang sukatan ay ang kasalukuyang mapagkukunan ng output impedance o ang output conductance. Ito ay mahalaga sapagkat nakakaapekto ito muli sa yugto habang ang kasalukuyang mapagkukunan ay kumikilos tulad ng isang aktibong pag-load. Nakakaapekto rin ito sa karaniwang nakuha ng mode sa iba't ibang mga sitwasyon.

3. Para sa matatag na pagpapatakbo ng kasalukuyang mga circuit ng salamin, ang huling mahalagang sukatan ay ang pinakamaliit na voltages na nagmumula sa koneksyon ng power rail na matatagpuan sa mga input at output terminal.

Kaya upang mapabuti ang output ng Pangunahing Kasalukuyang Mirror Circuit, isinasaalang-alang ang lahat ng mga sukatan sa pagganap sa itaas, tatalakayin namin dito ang tanyag na Mga Diskarte sa Kasalukuyang Mirror - Wilson Kasalukuyang Mirror Circuit at Widlar Kasalukuyang Source Circuit.

Wilson Kasalukuyang Mirror Circuit

Nagsimula ang lahat sa isang hamon sa pagitan ng dalawang mga inhinyero, sina George R. Wilson at Barrie Gilbert, upang makagawa ng isang pinabuting kasalukuyang mirror circuit sa magdamag. Hindi na kailangang sabihin na nanalo si George R. Wilson ng hamon noong 1967. Mula sa pangalan ni George R. Wilson, ang pinabuting kasalukuyang mirror circuit na dinisenyo niya ay tinatawag na Wilson Current Mirror Circuit.

Ang kasalukuyang kasalukuyang circuit ng salamin ni Wilson ay gumagamit ng tatlong mga aktibong aparato na tumatanggap ng kasalukuyang sa kabuuan ng pag-input nito at nagbibigay ng eksaktong kopya o naka-mirror na kopya ng kasalukuyang sa output nito.

Sa itaas ng Wilson Kasalukuyang Mirror Circuit, mayroong tatlong mga aktibong sangkap na kung saan ay BJTs at isang solong risistor R1.

Dalawang palagay ang ginawa dito - ang isa ay ang lahat ng transistors ay may parehong kasalukuyang pakinabang na kung saan ay at pangalawa ay ang mga alon ng kolektor ng T1 at T2 ay pantay, dahil ang T1 at T2 ay naitugma at parehong transistor. Samakatuwid

I _C1 = I _C2 = I _C

At nalalapat din ito para sa kasalukuyang batayan din, I _B1 = I _B2 = I _B

Ang batayang kasalukuyang ng T3 transistor ay madaling makalkula ng kasalukuyang makakuha, na kung saan

I _B3 = I _C3 / β… (1)

At ang kasalukuyang emitter ng T3 ay magiging

I _B3 = (((β + 1) / β) I _C3 … (2)

Kung titingnan natin ang iskemat sa itaas, ang kasalukuyang nasa buong emitor ng T3 ay ang kabuuan ng kasalukuyang kolektor ng T2 at mga kasalukuyang alon ng T1 at T2. Samakatuwid, I _E3 = I _C2 + I _B1 + I _B2

Ngayon, tulad ng tinalakay sa itaas, maaari pa itong masuri bilang

I _E3 = I _C + I _B + I _B I _E3 = I _C + 2I _B

Samakatuwid, I _E3 = (1+ (2 / β)) I _C

Ang I _E3 ay maaaring mabago ayon sa (2)

((β + 1) / β)) I _C3 = (1+ (2 / β)) I _C

Ang kasalukuyang kolektor ay maaaring nakasulat bilang, I _C = ((1+ β) / (β + 2)) I _C3 … (3)

Muli ayon sa eskematiko ang kasalukuyang pamamagitan

Ang equation sa itaas ay maaaring gumuhit ng isang relasyon sa pagitan ng Third transistor collector kasalukuyang may input resistor. Paano? Kung 2 / (β (β + 2)) << 1 kung gayon ang I _C3 ≈ I _R1. Ang kasalukuyang output ay maaari ding madaling kalkulahin kung ang base-emitter voltage ng mga transistors ay mas mababa sa 1V.

I _C3 ≈ I _R1 = (V ₁ - V _BE2 - V _BE3) / R ₁

Kaya, para sa maayos at matatag na kasalukuyang output, ang R ₁ at V _{1 ay} kailangang nasa wastong mga halaga. Upang gawin ang circuit na kumilos bilang isang pare-pareho na kasalukuyang mapagkukunan, ang R1 ay kailangang mapalitan ng isang pare-pareho na kasalukuyang mapagkukunan.

Pagpapabuti ng Wilson Kasalukuyang Mirror Circuit

Ang kasalukuyang kasalukuyang circuit ng salamin ay maaaring mapabuti upang makakuha ng perpektong kawastuhan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isa pang transistor.

Ang circuit sa itaas ay ang pinabuting bersyon ng kasalukuyang circuit ng mirror ng Wilson. Ang ika-apat na transistor T4 ay idinagdag sa circuit. Ang karagdagang transistor T4 ay nagbabalanse ng boltahe ng kolektor ng T1 at T2. Ang boltahe ng kolektor ng T1 ay nagpapatatag ng halagang katumbas ng V _BE4. Nagreresulta ito sa may hangganan

at patatagin din ang pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng T1 at T2.

Mga Kalamangan at Limitasyon ng Wilson Kasalukuyang Mirror na Diskarte

Ang kasalukuyang mirror circuit ay may maraming mga pakinabang sa paghahambing sa tradisyunal na pangunahing Kasalukuyang Mirror circuit-

Sa kaso ng pangunahing kasalukuyang circuit ng salamin, ang batayang kasalukuyang hindi pagtutugma ay isang pangkaraniwang problema. Gayunpaman, ang kasalukuyang kasalukuyang circuit ng salamin ng Wilson na ito ay tinatanggal ang batayang kasalukuyang error sa balanse. Dahil dito, ang kasalukuyang output ay malapit sa tumpak tulad ng kasalukuyang pag-input. Hindi lamang ito, ang circuit ay gumagamit ng napakataas na impedance ng output dahil sa negatibong feedback sa kabuuan ng T1 mula sa base ng T3.
Ang pinabuting Wilson kasalukuyang mirror circuit ay ginawa gamit ang 4 na mga bersyon ng transistor kaya't kapaki-pakinabang ito para sa pagpapatakbo sa mataas na alon.
Ang kasalukuyang circuit ng salamin ng Wilson ay nagbibigay ng mababang impedance sa input.
Hindi ito nangangailangan ng karagdagang boltahe ng bias at kinakailangan ng minimum na mapagkukunan upang maitayo ito.

Mga limitasyon ng Kasalukuyang Mirror ng Wilson:

Kapag ang kasalukuyang circuit ng mirror ng Wilson ay kampi na may maximum na mataas na dalas ng negatibong feedback loop sanhi ng kawalang-tatag sa dalas ng tugon.
Ito ay may isang mas mataas na boltahe ng pagsunod kumpara sa pangunahing dalawang transistor kasalukuyang mirror ng circuit.
Ang kasalukuyang mirror circuit ng Wilson ay lumilikha ng ingay sa buong output. Ito ay dahil sa feedback na nagpapataas ng impedance ng output at direktang nakakaapekto sa kasalukuyang kolektor. Ang kasalukuyang pagbabagu-bago ng kolektor ay nagbibigay ng mga ingay sa kabuuan ng output.

Praktikal na Halimbawa ng Wilson Kasalukuyang Mirror Circuit

Narito ang kasalukuyang salamin ng Wilson ay na-simulate gamit ang Proteus.

Ang tatlong mga aktibong sangkap (BJT) ay ginagamit upang gawin ang circuitry. Ang mga BJT ay lahat ng 2N2222, na may parehong pagtutukoy. Ang palayok ay pinili upang baguhin ang kasalukuyang sa buong Q2 kolektor na kung saan ay karagdagang sumasalamin sa Q3 kolektor. Para sa output load, isang resistor na 10 Ohms ang pipiliin.

Narito ang video ng simulation para sa Diskarte sa Kasalukuyang Mirror na Wilson-

Sa video, ang nai-program na boltahe sa kolektor ng Q2 ay sumasalamin sa kolektor ng Q3.

Widlar Kasalukuyang Diskarte sa Mirror

Ang isa pang mahusay na kasalukuyang circuit circuit ay ang Widlar Kasalukuyang Source Circuit, na imbento ni Bob Widlar.

Ang circuit ay eksaktong kapareho ng pangunahing kasalukuyang mirror circuit gamit ang dalawang BJT transistors. Ngunit mayroong isang pagbabago sa output transistor. Gumagamit ang output transistor ng isang emitter degeneration resistor upang makapagbigay ng mababang alon sa output na gumagamit lamang ng katamtamang halaga ng resistor.

Ang isa sa mga tanyag na halimbawa ng aplikasyon ng kasalukuyang mapagkukunan ng Widlar ay nasa uA741 na pagpapatakbo na amplifier circuit.

Sa imahe sa ibaba, ipinakita ang isang Widlar kasalukuyang mapagkukunan ng circuit.

Ang circuit ay binubuo lamang ng dalawang transistors T1 & T2 at dalawang resistors R1 & R2. Ang circuit ay pareho sa dalawang transistors kasalukuyang mirror ng circuit nang walang R2. Ang R2 ay konektado sa serye kasama ang T2 emitter at ground. Ang emitor risistor na ito ay mabisang binabawasan ang kasalukuyang nasa kabuuan ng T2 kumpara sa T1. Ginagawa ito sa pamamagitan ng pagbagsak ng boltahe sa resistor na ito, ang pagbagsak ng boltahe na ito ay binabawasan ang boltahe ng base-emitter ng output transistor na kung saan karagdagang mga resulta sa nabawasan kasalukuyang kolektor sa kabuuan ng T2.

Sinusuri at hinango ang Output Impedance para sa Widlar Kasalukuyang Mirror Circuit

Tulad ng naunang nabanggit na ang kasalukuyang sa buong T2 ay nabawasan sa paghahambing sa kasalukuyang T1, na maaaring karagdagang nasubukan at pinag-aralan gamit ang mga simulation ng Cadence Pspice. Tingnan natin ang Widlar circuit konstruksyon at simulation sa larawan sa ibaba,

Ang circuit ay itinayo sa Cadence Pspice. Ang dalawang transistors na may parehong pagtutukoy ay ginagamit sa circuitry, na kung saan ay 2N2222. Ipinapakita ng kasalukuyang mga probe ang kasalukuyang balangkas sa Q2 at Q1 na kolektor.

Ang simulation ay makikita sa larawan sa ibaba.

Sa figure sa itaas, ang pulang balangkas, na kung saan ang kasalukuyang kolektor ng Q1 ay binabawasan habang inihambing sa Q2.

Ang paglalapat ng KVL (Batas sa Boltahe ni Kirchhoff) sa kabila ng base-emitter junction ng circuit, V _BE1 = V _BE2 + I _E2 R ₂ V _BE1 = V _BE2 + (β + 1) I _B2 R ₂

Ang β ₂ ay para sa output transistor. Ito ay ganap na naiiba mula sa Input transistor dahil ang kasalukuyang balangkas sa simulation graph ay malinaw na ipinapakita na ang kasalukuyang sa dalawang transistors ay magkakaiba.

Ang pangwakas na pormula ay maaaring iguhit mula sa nabanggit na pormula kung ang may hangganang r ay overrosed at kung babaguhin natin ang I _C1 bilang I _IN at I _C2 habang _LUMABAS ako. Samakatuwid,

Upang masukat ang paglaban ng output ng kasalukuyang mapagkukunan ng Widlar, ang maliit na signal na circuit ay isang kapaki-pakinabang na pagpipilian. Ang imahe sa ibaba ay isang katumbas na maliit na signal circuit para sa kasalukuyang mapagkukunan ng Widlar.

Ang kasalukuyang Ix ay inilapat sa buong circuit upang masukat ang paglaban ng output ng circuit. Kaya, alinsunod sa batas ng Ohms, ang paglaban sa output ay

Vx / Ix

Ang paglaban sa output ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng paglalapat ng batas ni Kirchoff sa kaliwang lupa sa R2, ito ay-

Muli, inilalapat ang batas ng boltahe ni Kirchhoff sa kabuuan ng R2 ground sa lupa ng kasalukuyang Input, V _X = I _X (R ₀ + R ₂) + I _b (R ₂ - βR ₀)

Ngayon, binabago ang halaga, pangwakas na equation upang makuha ang paglaban ng output ng Widlar Kasalukuyang Mirror circuit ay

Kaya't ito ay kung paano magagamit ang kasalukuyang Wilson at Widlar na Mga Diskarte sa Mirror upang mapabuti ang mga disenyo ng Basic Kasalukuyang Mirror Circuit.