Cómo hacer una fuente de corriente constante

En algún momento, si desea tener una fuente de corriente fija en uA, necesita una fuente de voltaje o corriente primaria. El espejo (como su nombre lo indica) simplemente refleja una corriente conocida (tal vez más alta o más baja si hace que los transistores sean paralelos (cambie la geometría del transistor) o introduzca uno o más resistores emisores, por lo que se parece más a un espejo de aumento).

En un IC (y en el exterior) puede servir todo tipo de fuentes de corriente diferentes a partir de una única corriente de referencia usando espejos ponderados y similares, pero aún necesita esa corriente. Algunos circuitos integrados llevan ese nodo a un pin, y usted conecta una resistencia a Vcc o lo que sea, por lo que todos los espejos actuales en el chip se escalan con esa corriente (que es más o menos estable si Vcc > > 0.6V) .

Una referencia de voltaje y una resistencia son un tipo de corriente de referencia (aunque tenga en cuenta que el voltaje de una entrada de espejo de corriente no es cero y cambia a aproximadamente -2mV / ° C, por lo que no será estable con los cambios de temperatura a menos que la referencia de voltaje que utiliza tiene una característica coincidente).

Una forma de obtener una referencia de voltaje es hacer una referencia de intervalo de banda, que naturalmente es de aproximadamente 1,25 V, pero puede amplificarse a cualquier voltaje que desee.

Un IC que vale la pena estudiar es el TI (no Burr-Brown) REF200 , que Tiene un esquema representativo suministrado en la hoja de datos. Tiene dos fuentes / sumideros de 100uA +/- 0.5% de corriente de dos terminales y un espejo de corriente de precisión (espejo de corriente de Wilson completo con resistencias de degeneración del emisor). También vea AB165 , que cubre una amplia gama de fuentes actuales.

  

IMPLEMENTACIÓN Y APLICACIONES DE LAS FUENTES ACTUALES Y LOS RECEPTORES ACTUALES

  

¡No entiendo las fuentes actuales! Las baterías son fuentes de voltaje, pero   ¿Cómo se implementa realmente una fuente actual?

Aquí hay un circuito fuente actual que usa un amplificador operacional: -

EstetipodefuentedecorrientesebasaenlaaplicacióndeVsetalaentradanoinversoradelamplificadoroperacional.Debidoaqueelamplificadoroperacionaltieneunagananciamasivadebucleabierto,sepuedepensarrazonablementequelaentradainversoraestáalamismatensiónquelaentradanoinversora.Elamplificadoroperacionallograestoconretroalimentaciónnegativa:susalidaactivauntransistorhastaqueelvoltajeatravésdeRsetesigualaVin.Porlotanto,lacorrientefueradelcolectores:-

I=\$\dfrac{Vset}{Rset}\$

Haymuchosmástiposdefuentedecorrientequeproducenresultadossimilares,PEROlaresistenciadecargadebeestardentrodeunrangolimitado.Ceroohmiosestábien,perotratardepasar1mAatravésdeunaresistenciade10kenunsuministrode5Vnofuncionará.

Entufoto,Irefpuedeprovenirdecualquierparte,unaseñalexternaounaresistenciaconectadaaunafuentedealimentación,lacorrientedereferenciasecalculafácilmenteporqueM1actúacomounabajaimpedanciaconunacaídadevoltiosatravésdeella.EsmejormirarenelcircuitoBJTequivalenteporquelacaídadevoltajeesclaramente"0.7V" cuando la base está atada al colector.

La implementación de este espejo actual se basa en el hecho de que V _DD es constante, la resistencia tiene un valor conocido y V _GS tendrá un punto de trabajo constante que puede recuperar de la hoja de datos (o por experimentación).

Sabiendo que V _DD y V _GS son constantes, puede calcular la corriente en la rama izquierda con la ley de Ohm. Entonces, si ambos transistores están muy relacionados, las corrientes en ambas ramas serán idénticas. Tenga en cuenta que haga lo que haga en la rama derecha, no hay forma de que pueda influir en la corriente en la rama izquierda.

La comprensión de soluciones de circuitos específicos se basa en revelar las ideas básicas detrás de ellas. Así que veamos cuáles son estas ideas en el caso ...

Para producir corriente, de acuerdo con la ley de Ohm I = V / R, solo necesitamos voltaje y resistencia. Entonces, si la carga fuera puramente resistiva, solo necesitaríamos una fuente de voltaje para producir corriente. Al cambiar el voltaje, podemos establecer la magnitud de corriente deseada.

Pero si la carga se comporta como una fuente de voltaje (por ejemplo, una batería recargable, un condensador, un diodo Zener, una conexión corta, una resistencia negativa, etc.), necesitamos una resistencia adicional en serie para establecer (limitar) la corriente. Por lo tanto, en el caso general, la fuente de corriente está formada por dos elementos en serie: una fuente de voltaje con voltaje V y resistencia con resistencia Ri ... y está conectada a una carga con voltaje VL y resistencia RL. Estos cuatro elementos están conectados en un círculo y cada uno de ellos afecta la magnitud de la corriente determinada por la relación de la tensión total Vt y la resistencia Rt; I = Vt / Rt = (V ± VL) / (Ri ± RL). En esta disposición, la fuente de voltaje de entrada intenta establecer la corriente por su voltaje V y resistencia Ri, mientras que la carga interfiere con ella por su voltaje VL y resistencia RL. Tanto la fuente como la carga influyen en la corriente común y el problema es eliminar el impacto de la carga en la corriente.

La forma más sencilla (típica de los circuitos eléctricos) es (el llamado "arranque") o una resistencia estabilizadora de corriente (implementada por un BJT o FET con un voltaje de entrada constante).

Una variación de esta técnica es, en lugar de cambiar el voltaje de la fuente misma, para agregar voltaje adicional en serie al voltaje de la fuente constante , lo que compensa el impacto de la carga. Esta idea se realiza, por ejemplo, en el op-ampinter en el mercado. .

Otra idea más extravagante es inyectar corriente adicional en la carga conectando una fuente de corriente adicional en paralelo a la fuente de entrada principal . Se implementa en Fuente de la corriente actual .

Puede ver más sobre estas técnicas en mi historia del circuito sobre fuentes de corriente constante .

Como conclusión, el poder de este enfoque es que, al conocer ideas básicas, podemos explicar y realizar configuraciones concretas de circuitos del pasado, presente y futuro (implementado por tubos, BJT, FET, amplificadores operacionales, etc.)