Kebutuhan untuk Kompensasi Suhu Cermin Saat Ini

Saat ini saya sedang belajar tentang konfigurasi mirror saat ini. Saya telah membuat dua dari mereka sejauh ini. Keduanya bekerja seperti yang diinginkan tetapi, ketika dipanaskan atau didinginkan, arus melalui sisi kanan (sisi tempat output diambil) menurun atau meningkat secara signifikan dengan perbedaan suhu yang kecil.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

$R_{load}$ untuk kedua sirkuit rendah atau disingkat menjadi + 10V. Kedua sirkuit diatur untuk mencerminkan arus 500 uA. Semua transistor cocok dengan tangan (mereka semua sangat dekat satu sama lain sejauh beta yang bersangkutan).

Tanpa degenerasi emitor kedua sirkuit secara signifikan dipengaruhi oleh suhu, terutama Gambar. A, di mana arus melalui berubah sebesar 100 uA atau lebih (1 detik pemanasan) ketika saya menyentuh salah satu dari Q1 atau Q2 dengan ujung jari; tetapi karena transistor Q4 dan Q5 disentuh dengan ujung jari, arus melalui berubah sebesar 50 uA (1 detik pemanasan juga), yang kurang dari pada contoh pertama tetapi masih terlalu banyak.$R_{load1}$$R_{load2}$

Dengan degenerasi emitor kedua sirkuit sangat meningkatkan stabilitas suhu mereka. Sebagai contoh ( ditambahkan adalah 1 kOhm) jika saya mengacu pada Gambar. B, arus melalui berubah hanya sebesar 10 uA (ketika dipanaskan sekitar 1 detik), sedangkan hasilnya dengan Gambar. A agak lebih buruk.$R_e$$R_{load2}$

Kedua sirkuit ditingkatkan karena degenerasi emitor ditambahkan ke Q1 / Q2 atau Q3 / Q4. Dalam kedua contoh, arus melalui Q1 atau Q3 kira-kira konstan setiap saat tetapi arus melalui Q2 atau Q5 bahkan tidak dekat dengan itu.

• Apakah ada cara untuk mengkompensasi salah satu dari rangkaian yang ditampilkan di sini, karena temperatur yang bervariasi? Saya pikir Q5 akan memperbaiki kesalahan variasi suhu saat ini tetapi jelas tidak.

Tiga langkah utama adalah

a) Gunakan sebanyak mungkin degenerasi emitor
b) Sesuaikan suhu Q1 dan Q2
c) Sesuaikan disipasi Q1 dan Q2

Untuk (b), paling tidak, rekatkan Q1 dan Q2 bersamaan. Jauh lebih baik adalah menggunakan array transistor monolitik seperti CA3046, yang membatasi 5 transistor yang dibuat pada substrat yang sama. Untuk pasangan yang benar-benar sangat cocok secara termal, pasangan 'SuperMatch' LM394 menggunakan ribuan transistor yang terhubung seperti papan catur.

Q5 tidak hanya meningkatkan impedansi output, tetapi juga mengontrol disipasi pada Q4. Bermain dengan tetes seri pada basis Q5 atau emitor untuk menyamakan kedudukan pertandingan disipasi Q3 / 4.

Solusi yang sedikit lebih rumit dengan bandwidth lebih sedikit tetapi jauh lebih presisi adalah menghilangkan Q1, dan menggunakan op-amp untuk menggerakkan Q2 untuk menyamakan penurunan tegangan pada Re1 / 2. Mengganti Q2 dengan FET menghilangkan kontribusi variasi beta dengan akurasi keluaran dengan baik. Maka Anda hanya perlu khawatir tentang amplifier Vos melayang dengan suhu, dan resistor tempco atau Re1 / 2.

Jika Anda ingin menjaga kedua transistor pada suhu yang sama, mereka harus memiliki disipasi yang sama (yaitu, arus dan tegangan yang sama). Ini juga menghaluskan beberapa sumber kesalahan lainnya (seperti tegangan awal). Skema kedua Anda tidak persis mencapai ini, karena VCE dari satu transistor lebih tinggi dari yang lain. Kita mulai:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Ini adalah cermin Wilson penuh dan peran Q3 adalah untuk menjatuhkan satu Vbe untuk membuat V1 Q1 / Q2 sama.

Sumber murah BJT yang cocok ganda adalah DMMT3904 dan transistor ganda lainnya. Mereka tidak monolitik, sehingga pencocokan dan pelacakan suhu tidak sebagus yang mewah, tetapi mereka murah.

Jika Anda menginginkan presisi tertinggi, Anda harus menggunakan opamp offset rendah.

Untuk mencapai sumber arus yang cocok, gunakan array transistor seperti RCA CA3046 (asli). Sekarang dijual oleh Harris atau Intersil. Pencocokan dengan emitor-base 5milliVolts, yaitu sekitar 10%. Untuk lebih baik dari itu, mengingat Anda tidak memiliki cara untuk menggunakan beberapa garis emitor dan inter-digitate, Anda akan memerlukan resistor degenerasi emitor.