jueves, 27 de mayo de 2010
El transistor de espejo de corriente
The current mirror active load is a way to accomplish high gain for a single stage differential amplifier. El espejo de corriente de carga activa es una manera de lograr de alta ganancia para un amplificador diferencial de fase única. The NPN transistors Q1 and Q2 shown make up the differential amplifier and Q3 and Q4 (PNP) make up the current mirror. Los transistores NPN Q1 y Q2 se muestra que el amplificador diferencial y Q3 y Q4 (PNP) conforman el espejo de corriente. The current mirror acts as the collector load and provide a high effective collector load resistance, increasing the gain. El espejo de corriente actúa como colector de la carga y proporcionan una alta resistencia efectiva carga del colector, el aumento de la ganancia. Such a device can produce a gain of 5000 or more with no load, but drops precipitously with loading. Tal dispositivo puede producir una ganancia de 5000 o más sin carga, pero cae precipitadamente con la carga. It is used in feedback loops and as a comparator. Se utiliza en circuitos de retroalimentación y como elemento de comparación. Current mirrors are used in the 741 op-amp . Espejos de corriente se utilizan en la op-amp 741 .
The voltage dropped across the diode probably won't be 0.7 volts exactly. La caída de tensión en el diodo probablemente no será exactamente 0,7 voltios. The exact amount of forward voltage dropped across it depends on the current through the diode, and the diode's temperature, all in accordance with the diode equation. La cantidad exacta de tensión directa cayó a través de ella depende de la corriente por el diodo, y la temperatura del diodo, todo ello de acuerdo con la ecuación del diodo. If diode current is increased (say, by reducing the resistance of R bias ), its voltage drop will increase slightly, increasing the voltage drop across the transistor's base-emitter junction, which will increase the emitter current by the same proportion, assuming the diode's PN junction and the transistor's base-emitter junction are well-matched to each other. Si la corriente del diodo es mayor (por ejemplo, mediante la reducción de la resistencia de polarización R), su caída de tensión aumentará ligeramente, aumentando la caída de tensión en el transistor de base-emisor de unión, que aumentará la corriente de emisor en la misma proporción, suponiendo que el diodo unión PN y la base-emisor del transistor de unión son idénticos entre sí. In other words, transistor emitter current will closely equal diode current at any given time. En otras palabras, emisor del transistor actual de cerca la igualdad de corriente del diodo en un momento dado. If you change the diode current by changing the resistance value of R bias , then the transistor's emitter current will follow suit, because the emitter current is described by the same equation as the diode's, and both PN junctions experience the same voltage drop. Si cambia la corriente del diodo cambiando el valor de la resistencia de polarización R, entonces la corriente de emisor del transistor será lo mismo, porque la corriente de emisor es descrito por la misma ecuación que el diodo, y ambas uniones PN experimentar la misma caída de tensión.
Remember, the transistor's collector current is almost equal to its emitter current, as the α ratio of a typical transistor is almost unity (1). Recuerde, el colector del transistor actual es casi igual a su corriente de emisor, como la relación entre α de un transistor típico es casi la unidad (1). If we have control over the transistor's emitter current by setting diode current with a simple resistor adjustment, then we likewise have control over the transistor's collector current. Si tenemos el control de corriente de emisor del transistor mediante el establecimiento de corriente del diodo con una resistencia de ajuste simple, entonces también tiene control sobre colector del transistor actual. In other words, collector current mimics, or mirrors , diode current. En otras palabras, la corriente de colector imita, o espejos, corriente del diodo.
Current through resistor R load is therefore a function of current set by the bias resistor, the two being nearly equal. resistencia de carga a través de R actual es por tanto una función de la corriente establecida por la resistencia de polarización, puesto que ambos son casi iguales. This is the function of the current mirror circuit: to regulate current through the load resistor by conveniently adjusting the value of R bias . Esta es la función del circuito espejo de corriente: para regular la corriente a través de la resistencia de carga por conveniente ajustar el valor de sesgo R. Current through the diode is described by a simple equation: power supply voltage minus diode voltage (almost a constant value), divided by the resistance of R bias . Actual a través del diodo es descrito por una ecuación simple: menos tensión de alimentación de tensión del diodo (casi un valor constante), dividido por la resistencia de polarización R.
To better match the characteristics of the two PN junctions (the diode junction and the transistor base-emitter junction), a transistor may be used in place of a regular diode, as in Figure below (a). Para una mejor adecuación a las características de las dos uniones PN (el diodo de unión y la unión base-emisor del transistor), un transistor se puede utilizar en lugar de un diodo normal, como en la figura a continuación (a).
Current mirror circuits. espejo de los circuitos actuales.
Because temperature is a factor in the “diode equation,” and we want the two PN junctions to behave identically under all operating conditions, we should maintain the two transistors at exactly the same temperature. Debido a que la temperatura es un factor en la ecuación "diodo," y queremos que las dos uniones PN de comportarse de forma idéntica en todas las condiciones, debemos mantener los dos transistores exactamente a la misma temperatura. This is easily done using discrete components by gluing the two transistor cases back-to-back. Esto se hace fácilmente usando componentes discretos, pegando los dos casos transistor back-to-back ". If the transistors are manufactured together on a single chip of silicon (as a so-called integrated circuit , or IC ), the designers should locate the two transistors close to one another to facilitate heat transfer between them. Si los transistores se fabrican conjuntamente en un único chip de silicio (como una llamada de circuitos integrados de tal, o IC), los diseñadores deben localizar los dos transistores cerca uno del otro para facilitar la transferencia de calor entre ellos.
The current mirror circuit shown with two NPN transistors in Figure above (a) is sometimes called a current-sinking type, because the regulating transistor conducts current to the load from ground (“sinking” current), rather than from the positive side of the battery (“sourcing” current). El circuito espejo actual se muestra con dos transistores NPN en la figura anterior (a) a veces se denomina un tipo de pozos actuales, ya que el transistor de regulación conduce la corriente a la carga desde el suelo ("hundimiento" actual), más que por el lado positivo de la batería ("sourcing" actual). If we wish to have a grounded load, and a current sourcing mirror circuit, we may use PNP transistors like Figure above (b). Si queremos tener una carga de tierra y un circuito de corriente de abastecimiento espejo, podemos usar transistores PNP al de la figura anterior (b).
While resistors can be manufactured in ICs, it is easier to fabricate transistors. Mientras que las resistencias pueden ser fabricados en circuitos integrados, es más fácil de fabricar transistores. IC designers avoid some resistors by replacing load resistors with current sources. diseñadores IC evitar algunas resistencias mediante la sustitución de resistencias de carga con fuentes de corriente. A circuit like an operational amplifier built from discrete components will have a few transistors and many resistors. Un circuito como un amplificador operacional construido a partir de componentes discretos tendrá unos pocos transistores y resistencias de muchos. An integrated circuit version will have many transistors and a few resistors. Una versión de circuito integrado tendrá muchos transistores y algunas resistencias. In Figure below One voltage reference, Q1, drives multiple current sources: Q2, Q3, and Q4. En la Figura a continuación una tensión de referencia, Q1, varias unidades de las fuentes actuales: Q2, Q3, y Q4. If Q2 and Q3 are equal area transistors the load currents I load will be equal. Si Q2 y Q3 son area transistores iguales las corrientes de carga que la carga será igual. If we need a 2•I load , parallel Q2 and Q3. Si necesitamos un • 2 me carga, Q2 y Q3 paralelas. Better yet fabricate one transistor, say Q3 with twice the area of Q2. Mejor aún fabricar un transistor, por ejemplo la Q3 con el doble del área de Q2. Current I3 will then be twice I2. I3 actual a continuación, será el doble de I2. In other words, load current scales with transistor area. En otras palabras, la carga de escalas de corriente con el área del transistor.
Multiple current mirrors may be slaved from a single (Q1 - R bias ) voltage source. actual espejos múltiples pueden ser esclavo de un Q1 - R sesgo tensión) fuente (único.
Note that it is customary to draw the base voltage line right through the transistor symbols for multiple current mirrors! Tenga en cuenta que existe la costumbre de señalar a la tensión de la línea base derecha a través de los símbolos del transistor para múltiples espejos de corriente! Or in the case of Q4 in Figure above , two current sources are associated with a single transistor symbol. O en el caso de Q4 en la figura anterior , dos fuentes de corriente se asocian con un símbolo solo transistor. The load resistors are drawn almost invisible to emphasize the fact that these do not exist in most cases. Las resistencias de carga se basa casi invisible para enfatizar el hecho de que estos no existen en la mayoría de los casos. The load is often another (multiple) transistor circuit, say a pair of emitters of a differential amplifier, for example Q3 and Q4 in "A simple operational amplifier" , Ch 8 . La carga suele ser otro (múltiple) circuito de transistor, por ejemplo un par de emisores de un amplificador diferencial, por ejemplo, Q3 y Q4 en "Un amplificador operacional simple" , capítulo 8 . Often, the collector load of a transistor is not a resistor but a current mirror. A menudo, la carga del colector de un transistor no es una resistencia sino un espejo de corriente. For example the collector load of Q4 collector , Ch 8 is a current mirror (Q2). Por ejemplo, la carga del colector del colector Q4 , Cap 8 es un espejo de corriente (Q2).
For an example of a current mirror with multiple collector outputs see Q13 in the model 741 op-amp , Ch 8 . Para un ejemplo de un espejo de corriente con salidas de colector múltiple ver en el modelo Q13 op-amp 741 , Cap 8 . The Q13 current mirror outputs substitute for resistors as collector loads for Q15 and Q17. El sustituto Q13 salidas de corriente espejo para resistencias de carga como colector de Q15 y Q17. We see from these examples that current mirrors are preferred as loads over resistors in integrated circuitry. Vemos en estos ejemplos que los espejos actuales son preferidos como cargas por encima de resistencias en los circuitos integrados.
Remember, the transistor's collector current is almost equal to its emitter current, as the α ratio of a typical transistor is almost unity (1). Recuerde, el colector del transistor actual es casi igual a su corriente de emisor, como la relación entre α de un transistor típico es casi la unidad (1). If we have control over the transistor's emitter current by setting diode current with a simple resistor adjustment, then we likewise have control over the transistor's collector current. Si tenemos el control de corriente de emisor del transistor mediante el establecimiento de corriente del diodo con una resistencia de ajuste simple, entonces también tiene control sobre colector del transistor actual. In other words, collector current mimics, or mirrors , diode current. En otras palabras, la corriente de colector imita, o espejos, corriente del diodo.
Current through resistor R load is therefore a function of current set by the bias resistor, the two being nearly equal. resistencia de carga a través de R actual es por tanto una función de la corriente establecida por la resistencia de polarización, puesto que ambos son casi iguales. This is the function of the current mirror circuit: to regulate current through the load resistor by conveniently adjusting the value of R bias . Esta es la función del circuito espejo de corriente: para regular la corriente a través de la resistencia de carga por conveniente ajustar el valor de sesgo R. Current through the diode is described by a simple equation: power supply voltage minus diode voltage (almost a constant value), divided by the resistance of R bias . Actual a través del diodo es descrito por una ecuación simple: menos tensión de alimentación de tensión del diodo (casi un valor constante), dividido por la resistencia de polarización R.
To better match the characteristics of the two PN junctions (the diode junction and the transistor base-emitter junction), a transistor may be used in place of a regular diode, as in Figure below (a). Para una mejor adecuación a las características de las dos uniones PN (el diodo de unión y la unión base-emisor del transistor), un transistor se puede utilizar en lugar de un diodo normal, como en la figura a continuación (a).
Current mirror circuits. espejo de los circuitos actuales.
Because temperature is a factor in the “diode equation,” and we want the two PN junctions to behave identically under all operating conditions, we should maintain the two transistors at exactly the same temperature. Debido a que la temperatura es un factor en la ecuación "diodo," y queremos que las dos uniones PN de comportarse de forma idéntica en todas las condiciones, debemos mantener los dos transistores exactamente a la misma temperatura. This is easily done using discrete components by gluing the two transistor cases back-to-back. Esto se hace fácilmente usando componentes discretos, pegando los dos casos transistor back-to-back ". If the transistors are manufactured together on a single chip of silicon (as a so-called integrated circuit , or IC ), the designers should locate the two transistors close to one another to facilitate heat transfer between them. Si los transistores se fabrican conjuntamente en un único chip de silicio (como una llamada de circuitos integrados de tal, o IC), los diseñadores deben localizar los dos transistores cerca uno del otro para facilitar la transferencia de calor entre ellos.
The current mirror circuit shown with two NPN transistors in Figure above (a) is sometimes called a current-sinking type, because the regulating transistor conducts current to the load from ground (“sinking” current), rather than from the positive side of the battery (“sourcing” current). El circuito espejo actual se muestra con dos transistores NPN en la figura anterior (a) a veces se denomina un tipo de pozos actuales, ya que el transistor de regulación conduce la corriente a la carga desde el suelo ("hundimiento" actual), más que por el lado positivo de la batería ("sourcing" actual). If we wish to have a grounded load, and a current sourcing mirror circuit, we may use PNP transistors like Figure above (b). Si queremos tener una carga de tierra y un circuito de corriente de abastecimiento espejo, podemos usar transistores PNP al de la figura anterior (b).
While resistors can be manufactured in ICs, it is easier to fabricate transistors. Mientras que las resistencias pueden ser fabricados en circuitos integrados, es más fácil de fabricar transistores. IC designers avoid some resistors by replacing load resistors with current sources. diseñadores IC evitar algunas resistencias mediante la sustitución de resistencias de carga con fuentes de corriente. A circuit like an operational amplifier built from discrete components will have a few transistors and many resistors. Un circuito como un amplificador operacional construido a partir de componentes discretos tendrá unos pocos transistores y resistencias de muchos. An integrated circuit version will have many transistors and a few resistors. Una versión de circuito integrado tendrá muchos transistores y algunas resistencias. In Figure below One voltage reference, Q1, drives multiple current sources: Q2, Q3, and Q4. En la Figura a continuación una tensión de referencia, Q1, varias unidades de las fuentes actuales: Q2, Q3, y Q4. If Q2 and Q3 are equal area transistors the load currents I load will be equal. Si Q2 y Q3 son area transistores iguales las corrientes de carga que la carga será igual. If we need a 2•I load , parallel Q2 and Q3. Si necesitamos un • 2 me carga, Q2 y Q3 paralelas. Better yet fabricate one transistor, say Q3 with twice the area of Q2. Mejor aún fabricar un transistor, por ejemplo la Q3 con el doble del área de Q2. Current I3 will then be twice I2. I3 actual a continuación, será el doble de I2. In other words, load current scales with transistor area. En otras palabras, la carga de escalas de corriente con el área del transistor.
Multiple current mirrors may be slaved from a single (Q1 - R bias ) voltage source. actual espejos múltiples pueden ser esclavo de un Q1 - R sesgo tensión) fuente (único.
Note that it is customary to draw the base voltage line right through the transistor symbols for multiple current mirrors! Tenga en cuenta que existe la costumbre de señalar a la tensión de la línea base derecha a través de los símbolos del transistor para múltiples espejos de corriente! Or in the case of Q4 in Figure above , two current sources are associated with a single transistor symbol. O en el caso de Q4 en la figura anterior , dos fuentes de corriente se asocian con un símbolo solo transistor. The load resistors are drawn almost invisible to emphasize the fact that these do not exist in most cases. Las resistencias de carga se basa casi invisible para enfatizar el hecho de que estos no existen en la mayoría de los casos. The load is often another (multiple) transistor circuit, say a pair of emitters of a differential amplifier, for example Q3 and Q4 in "A simple operational amplifier" , Ch 8 . La carga suele ser otro (múltiple) circuito de transistor, por ejemplo un par de emisores de un amplificador diferencial, por ejemplo, Q3 y Q4 en "Un amplificador operacional simple" , capítulo 8 . Often, the collector load of a transistor is not a resistor but a current mirror. A menudo, la carga del colector de un transistor no es una resistencia sino un espejo de corriente. For example the collector load of Q4 collector , Ch 8 is a current mirror (Q2). Por ejemplo, la carga del colector del colector Q4 , Cap 8 es un espejo de corriente (Q2).
For an example of a current mirror with multiple collector outputs see Q13 in the model 741 op-amp , Ch 8 . Para un ejemplo de un espejo de corriente con salidas de colector múltiple ver en el modelo Q13 op-amp 741 , Cap 8 . The Q13 current mirror outputs substitute for resistors as collector loads for Q15 and Q17. El sustituto Q13 salidas de corriente espejo para resistencias de carga como colector de Q15 y Q17. We see from these examples that current mirrors are preferred as loads over resistors in integrated circuitry. Vemos en estos ejemplos que los espejos actuales son preferidos como cargas por encima de resistencias en los circuitos integrados.
espejo de corriente
An often-used circuit applying the bipolar junction transistor is the so-called current mirror , which serves as a simple current regulator, supplying nearly constant current to a load over a wide range of load resistances. Un circuito a utilizar con frecuencia la aplicación del transistor de unión bipolar es la llamada corriente de espejo, de modo, que sirve como un regulador de corriente simple, el suministro de corriente constante para cerca de una carga sobre una amplia gama de resistencias de carga.
We know that in a transistor operating in its active mode, collector current is equal to base current multiplied by the ratio β. Sabemos que en un transistor que operan en su modo activo, la intensidad de colector es igual a la corriente de base multiplicado por el coeficiente β. We also know that the ratio between collector current and emitter current is called α. También sabemos que la relación entre la corriente de colector y emisor actual se llama α. Because collector current is equal to base current multiplied by β, and emitter current is the sum of the base and collector currents, α should be mathematically derivable from β. Debido a la intensidad de colector es igual a la corriente de base multiplicado por β, y la corriente de emisor es la suma de la base y de colector, α debe ser matemáticamente derivable de β. If you do the algebra, you'll find that α = β/(β+1) for any transistor. Si lo hace el álgebra, usted encontrará que α = β / (β +1) para cualquier transistor.
We've seen already how maintaining a constant base current through an active transistor results in the regulation of collector current, according to the β ratio. Hemos visto ya cómo mantener una base de corriente constante a través de un transistor de resultados activo en la regulación de la corriente de colector, de acuerdo a la relación β. Well, the α ratio works similarly: if emitter current is held constant, collector current will remain at a stable, regulated value so long as the transistor has enough collector-to-emitter voltage drop to maintain it in its active mode. Bueno, la relación α funciona de manera similar: si la corriente de emisor se mantiene constante, la corriente de colector se mantendrá en un valor estable, regulado, siempre que el transistor tiene suficiente caída de colector-emisor de tensión para mantenerlo en su modalidad activa. Therefore, if we have a way of holding emitter current constant through a transistor, the transistor will work to regulate collector current at a constant value. Por lo tanto, si tenemos una forma de explotación corriente de emisor constante a través de un transistor, el transistor trabajará para regular la corriente de colector a un valor constante.
Remember that the base-emitter junction of a BJT is nothing more than a PN junction, just like a diode, and that the “diode equation” specifies how much current will go through a PN junction given forward voltage drop and junction temperature: Recuerde que la unión base-emisor de un BJT no es más que una unión PN, como un diodo, y que la ecuación "diodo" especifica cuánta corriente pasará a través de una unión PN dado hacia adelante caída de voltaje y temperatura de la unión:
This constant emitter current, multiplied by a constant α ratio, gives a constant collector current through R load , if enough battery voltage is available to keep the transistor in its active mode for any change in R load 's resistance. Este emisor de corriente constante, multiplicada por un coeficiente α constante, da un colector de corriente constante a través de la carga R, si el voltaje de la batería se dispone de suficiente para mantener el transistor en su modo activo para cualquier cambio en la carga R 's la resistencia.
To maintain a constant voltage across the transistor's base-emitter junction use a forward-biased diode to establish a constant voltage of approximately 0.7 volts, and connect it in parallel with the base-emitter junction as in Figure below . Para mantener una tensión constante a través del transistor de unión base-emisor la utilización de un diodo polarizado hacia adelante para establecer una tensión constante de aproximadamente 0,7 voltios, y conectarlo en paralelo con la unión base-emisor como en la figura a continuación.
lunes, 26 de abril de 2010
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