Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [ 58 ] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

Рассмотрим пример расчета. Пусть /j = 1,0 мА, /3 = 1,0 мА, / = 2,0 мА, /5 = 4,0 мА и /в = 8,0 мА, а падение напряжения на всех резисторах, за исключением R-, 4,0 В. Тогда для сопротивления резисторов получаем следующие значения:

= = 4,0 В/1,0 мА = 4,0 кОм, R = 4,0 В/2,0 мА = 2,0 кОм, R = 4,0 В/4,0 мА = 1,0 кОм, R = 4,0 В/8,0 мА = 500 Ом.

Если К+ = -f 10 В и V = -10 В, то полное падение напряжения на Rx -f R2 составит 20 - 1,4 = 18,6 В. Поскольку R = = 4,0 кОм, это дает R = 14,6 кОм.

В предположении, что типичное усиление по току равно 100, полный базовый ток транзисторов q2-Qe будет равен /в (tot) = = 16 мА/100 = 0,16 мА. Если бы не было транзистора Qi, ток через Ri был бы на 0,16 мА больще, чем через Q. Чтобы уменьшить различие между этими двумя токами, и используют транзистор Qi, уменьшающий полный базовый ток с коэффициентом усиления по току. Если усиление по току Qi равно 100, то полный базовый ток 0,16 мА уменьшается до 0,16 мА/100 = 1,6 мкА. Следовательно, разность тока транзистора и /1 составляет лишь 1,6 мкА, или 0,16 %.

Чтобы уменьшить площадь, занимаемую транзисторами на кристалле ИС, желательно не выравнивать размеры эмиттеров. Это особенно важно тогда, когда нужны очень большие отношения токов. Если не подобрать размеры транзисторов так, чтобы плотности тока были равны, то падения напряжения между базой и эмиттером транзисторов не будут равны. Для компенсации этого расхождения необходимо изменить номиналы сопротивлений, особенно если желательно иметь очень точные отношения токов.

Рассмотрим случай, когда размеры эмиттеров предварительно не подобраны, на предыдущем примере. Ток через q4 вдвое больше, чем через Qg и Q, откуда напряжение Vbe транзистора q4 больше, чем (Зз и q2, на Vt In (/4 3) = 25 мВ -In 2 = 17 мВ. Следовательно, падение напряжения на R на 17 мВ меньше, чем на R и R,, откуда R должно быть уменьшено на 17 мВ/2 мА == 8,5 Ом, т. е. с 2000 до 1991 Ом. Аналогичным образом Vbe транзистора Чь на l/j, 1п 4 = 35 мВ меньше, чем для q3 и q2. откуда R должно быть уменьп-ено на 35 мВ/4 мА = 8,7 Ом, т. е. с 1000 до 991 Ом. Наконец, Vjj транзистора Qg на Fj- In 8 = 52 мВ меньше, чем Для q3 и Сг, откуда R следует уменьшить на 52 мВ/8 мА = 6,5 Ом, е. с 500 до 493,5 Ом. Эти небольшие поправки сопротивлений омпенснруют различия в значениях Vbe, когда размеры тран-



зисторов не подбираются. Поскольку различия в значениях V меняются с температурой, отношения токов имеют слабую температурную зависимость

3.1.8. Источник тока, не зависяиий от напряжения питания. Иногда желательно иметь источник, ток которого не зависит от


Рис. 3.13. Источник тока, не зависящий от напряжения питания.

напряжения питания. Пример такой схемы показан на рис. 3.13. При анализе будем считать все однотипные транзисторы идентичными. Будем также полагать, что /?i = /?з, откуда /j = /3.

Токи /3 и /. связаны соотношением /2 3 = ехр (IsR-JVt)-Заметим также, что IJh - RJRb- Поскольку базовые токи малы по сравнению с коллекторными и эмиттерными, имеем I2 - h h = е. откуда

hlh = ехр (hRVj) = hlh = RjRb. (3.46)

Решение этого уравнения относительно /3 имеет вид

/1 = /а = {V[IR) In {R,lRb). (3.47)



Отсюда выходной ток источника тока не зависит от напряжения питания. Чтобы получить отношение токов IJIg с большой точностью, размеры эмиттеров и Qg следует подобрать таким образом, чтобы оба транзистора имели равные плотности тока и, следовательно, равные напряжения Ve-

Рассмотрим пример. Выберем отношение токов /g/Zg == 2, так что и Яв/Яъ = 2. Для достижения наибольшей точности активная площадь эмиттера Qg должна быть вдвое больше, чем Qg. В этом случае выходной ток источника дается формулой

/о = /i = (Vt/Rs) In 2. (3.48)

Для выходного тока 1,0 мкА требуемое значение Rg = R равно = = (25 мВ/1 мкА) 1п 2 = 17,3 кОм. Заметим, что получен очень маленький ток при использовании умеренного значения сопротивления. Кроме того, если надлежащим образом подобрать активные площади транзисторов Qg и Qe. то можно совсем исключить из схемы R и Rg. Отношение токов IJIg в этом случае будет полностью определяться отношением активных площадей по формуле IJIe = AjA. Выходной ток запишется следующим образом:

/о = /i = /з = (Vt/Ri) In {А,/А,). (3.49)

Хотя, согласно этой формуле, выходной ток не зависит от напряжения питания, существует минимальный уровень напряжения питания, необходимый для правильной работы схемы. Если убрать из схемы резисторы Rg и R, то это минимальное напряжение питания составит 2Vbe + Vce sat, или около 1,6 В.

Диапазон линейного изменения выходного напряжения простирается от верхней границы - IiRi - 1cesat=V+ - - 0,2 В до нижней V - BVceo- Для 1/+ = 10 В и BVceo = = 50 В диапазон линейного изменения напряжения составляет от +9,8 до -40 В.

Для данного источника тока характерны: постоянный ток на выходе в очень широком диапазоне напряжений питания, способность работать при низких значениях напряжения питания (1,6 В), микроамперные токи при небольших номиналах резисторов. Благодаря этим характеристикам данный тип источников тока особенно удобен для маломощных ОУ.

Стабилизаторы тока на полевых транзисторах в диод fOM включении. Полевой транзистор с управляющим рл-переходом в диодном включении (рис. 3.14) можно использовать в качестве стабилизатора или источника тока. Полевой транзистор

управляющим р/г-переходом включается как диод с затвором, окороченным на исток, поэтому Vas = 0. На рис. 3.15 показана

льт-амперная характеристика; по существу это стоковая ха-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [ 58 ] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193