Відбивачі струму з високим і надвисоким вихідним опором на біполярних транзисторах

Abstract

Відбивачі струму (ВС) або струмові дзеркала, побудовані на біполярних транзисторах, широко використовується в різноманітних електронних схемах, таких як: підсилювачі постійного струму, перетворювачах код-струм, аналого-цифрових перетворювачах, джерелах живлення та інших. Особливістю малопотужних біполярних транзисторів є можливість функціонувати в лінійному режимі за відносно невеликих робочих напруг на переходах колектор-емітер і бази емітер близько 0,7… 0,8 В зі струмами 0,1…10 мА. Запропоновано новий підхід побудови ВС з високим і надвисоким rвих, що полягає у використанні композиції n-p-n і p-n-p транзисторів і дозволяє скомпенсувати змінення базового струму транзистора регулятора, який виникає внаслідок дії різноманітних чинників. Проаналізовано статичні характеристики схем відомих ВС, визначено їх недоліки і розглянуто шляхи їх усунення. Виведено аналітичні співвідношення для визначення вихідних опорів запропонованих схем ВС, зокрема, такої, в якій застосовується введення додатного зворотного зв’язку в колекторний контур транзистора регулятора. Здійснено комп’ютерне моделювання статичних характеристик для визначення адекватності отриманих математичних моделей шляхом порівняння отриманих результатів. Крім того, розглянуто побудову ВС з високим і надвисоким rвих, що застосовуються для побудови перетворювачів аналогових сигналів. Розглянуто схеми відомих ВС (Відлара та Уілсона) та визначено недоліки таких схем. Виведено аналітичні співвідношення для розрахунків вихідних опорів. Також, отримано вирази для коефіцієнтів передачі струму і напруги, та наведено залежності, що демонструють роботу запропонованих відбивачів струму за різних струмів зміщення. Здійснено схемотехнічне моделювання наведених ВС з високим і надвисоким rвих, побудованого із застосуванням композиції інтегральних транзисторів n-p-n і p-n-p провідності. Надано рекомендації щодо побудови ВС з високим і надвисоким rвих, що дає можливість використовувати їх в багатоканальних аналого-цифрових перетворювачах. Здійснено порівняльний аналіз деяких варіантів реалізації ВС з високим і надвисоким rвих.

Current reflectors (DCs) or current mirrors built on bipolar transistors are widely used in a variety of electronic circuits, such as: DC amplifiers, code-current converters, analog-to-digital converters, power supplies, and others. The feature of low-power bipolar transistors is the ability to function in linear mode at relatively low operating voltages on collector-emitter transitions and emitter bases about 0,7…0,8 V at currents 0,1…10 mA. A new approach to the construction of an aircraft with high and ultrahigh rhythms is proposed, consisting in the use of the n-p-n and p-n-p composite transistors and allows to compensate for the change of the base current of the transistor of the regulator, which arises as a result of various factors. The static characteristics of circuits of known aircraft are analyzed, their deficiencies are determined and ways of their elimination are considered. An analytical correlation is derived for determining the initial resistances of the proposed schemes of the Sun, in particular, such that the introduction of a positive feedback in the collector circuit of the transistor of the regulator is used. A computer simulation of static characteristics was performed to determine the adequacy of the mathematical models obtained by comparing the obtained results. In addition, the construction of the aircraft with high and ultrahigh-speed rms used to construct analog signal converters is considered. The schemes of known aircraft (Vidar and Wilsono) are considered and the shortcomings of such schemes are identified. The analytical co-relation for calculation of initial impedance is deduced. Also, expressions for the coefficients of current and voltage are given, and dependencies are presented that demonstrate the work of the proposed reflectors of current at different displacement currents. A schematic design of the above-mentioned aircraft with high and ultrahigh rms, constructed using the composition of integral transistors n-p-n and p-n-p conductivity, was carried out. The recommendations for the construction of the aircraft with high and ultrahigh rms are given, which makes it possible to use them in multichannel analog-to-digital converters. A comparative analysis of some variants of the implementation of the aircraft with high and ultrahigh rye is made.

Отражатели тока (ВС) или токовые зеркала, построенные на биполярных транзисторах, широко используется в различных электронных схемах, таких как: усилители постоянного тока, преобразователb код–ток, аналого-цифровыt преобразователи, источники питания и других. Особенностью маломощных биполярных транзисторов есть возможность работать в линейном режиме при относительно небольших рабочих напряжениях на переходах коллектор-эмиттер и базы эмиттер около 0,7…0,8 В при токах 0,1…10 мА. Предложен новый подход построения ВС с высоким и сверхвысоким rвих , заключающийся в использовании композиции n-p-n и p-n-p транзисторов и позволяет компенсировать изменение базового тока транзистора регулятора, который возникает под воздействием различных факторов. Проанализированы статические характеристики схем известных ВС, определены их недостатки и рассмотрены пути их устранения. Выведены аналитические соотношения для определения исходных сопротивлений предложенных схем ВС, в частности, такой, в которой применяется введение положительного обратной связи в коллекторный контур транзистора регулятора. Осуществлено компьютерное моделирование статических характеристик для определения адекватности полученных математических моделей путем сравнения полученных результатов. Кроме того, рассмотрено построение ВС с высоким и сверхвысоким rвих применяемых для построения преобразователей аналоговых сигналов. Рассмотрены схемы известных ВС (Видлара и Уилсона) и определены недостатки таких схем. Выведены аналитические соотношения для расчетов выходных сопротивлений. Также, получены выражения для коэффициентов передачи тока и напряжения, и приведены зависимости, демонстрирующие работу предложенных отражателей тока при разных токах смещения. Осуществлен схемотехнические моделирования приведенных ВС с высоким и сверхвысоким rвих, построенного с применением композиции интегральных транзисторов n-p-n и p-n-p проводимости. Даны рекомендации по построению ВС с высоким и сверхвысоким rвих, дающие возможность использовать их в многоканальных аналого-цифровых преобразователях. Осуществлен сравнительный анализ некоторых вариантов реализации ВС с высоким и сверхвысоким rвих.