Home - Rasfoiesc.com
Educatie Sanatate Inginerie Business Familie Hobby Legal
Meseria se fura, ingineria se invata.Telecomunicatii, comunicatiile la distanta, Retele de, telefonie, VOIP, TV, satelit




Aeronautica Comunicatii Constructii Electronica Navigatie Pompieri
Tehnica mecanica

Electronica


Index » inginerie » Electronica
Studiul surselor de curent constant


Studiul surselor de curent constant




Studiul surselor de curent constant

1. Scopul lucrarii

Se studiaza comportarea urmatoarelor surse de curent constant:

oglinda simpla de curent cu doua tranzistoare;

sursa cu trei tranzistoare;




sursa standard de curent;

sursa Widlar.

Consideratii teoretice

Sursele de curent din circuitele integrate analogice:

sunt realizate cu tranzistoare bipolare sau MOS;

au rolul de a furniza curenti independenti de impedanta de sarcina si pe cat posibil de tensiunea de alimentare si de temperatura;

indeplinesc umatoarele functii in circuitele integrate:

de polarizare a altor etaje, de exemplu a celor diferentiale;

de sarcini active;

- de deplasare a nivelului de curent continuu.

se deosebesc fata de cele cu componente discrete prin numarul de tranzistoare: sursele de curent din circuitele integrate analogice contin mai multe tranzistoare, deoarece rezistentele de valori mari ocupa o parte insemnata din aria cipului de siliciu;

realizate cu tranzistoare bipolare sunt urmatoarele:

oglinda simpla de curent cu doua tranzistoare;

- sursele de curent cu trei tranzistoare;

- sursa standard de curent;

- sursa de curent Widlar;

- sursa de curent cascada;

- sursa de curent multipla.

realizate cu tranzistoare MOS sunt urmatoarele

- sursa simpla de curent cu doua tranzistoare;

- sursa de curent Wilson;

- sursa de curent cascada.

realizate cu tranzistoare cu efect de camp (TEC-J).

Oglinda simpla de curent cu doua tranzistoare (fig.3.1).

Considerand ca cele doua tranzistoare T1 si T2 sunt riguros identice (IS1=IS2) vom avea:

I0 / Iref =

unde Iref = (EC - UBE)/R

Daca se considera variatia curentului de colector in functie de tensiunea emitor:

IC = IS [exp(UBE/UT)] [1 + (UCE/UA)],

unde UA = 10 100V este tensiunea Early, vom avea:

I0 / Iref = [1 + (UCE1/UA)] / [1 + (UCE2/UA)].

Rezistenta de iesire a oglinzii de curent este egala cu rezistenta de iesire a lui T1.

Oglinda de curent cu 3 tranzistoare (sursa de curent Wilson-fig.3.2)

Daca tranzistoarele folosite in oglinda de curent au castiguri mici in curent, atunci factorul β/(β+2) poate sa produca diferente suparatoare intre cei doi curenti. Pentru a elimina aceasta eroare se mai poate introduce un tranzistor. Rezulta relatia de calcul a factorului de transfer in curent:

I0/Iref = (

unde Iref = (EC - 2UBE)/R.

Pentru aceasta schema se poate lucra cu valori mai mici ale lui β, obtinandu-se acelasi efect de oglindire a curentului de referinta Iref la iesire.

2.3. Surse standard de curent (fig. 3.3)

Sursele de curent analizate anterior permit, cu precizarile facute, obtinerea unui curent de iesire aproximativ egal cu curentul de referinta, admitand ca cele doua tranzistoare sunt riguros identice: IS1 = IS2.

Daca IS1 ¹ IS2, pentru sursa din fig.3.1 avem:

IC1/IC2 = [IS1exp(UBE/UT)]/[IS2 exp(UBE/UT)] = IS1/IS2= A1/A2.

unde A1,A2 - reprezinta ariile ocupate de emitoarele celor doua tranzistoare.

Din punct de vedere tehnologic, relizarea unui raport intre cele doua arii de emitor mai mare decat 5 conduce la un consum excesiv de arie a placutei de siliciu pe care se realizeaza circuitul integrat si de aceea se evita o asemenea solutie. Pentru obtinerea unor rapoarte mai mari intre curenti se recurge la sursa standard de curent din fig.3.3, unde avem:

I0/Iref = R2/R1,

unde Iref = (EC-UBE)/(R + R2).

Rezistenta de iesire va fi:

R0 = r01 [1 + βR1/(R1 + rp + rx1+ R || R2)].

Sursa de curent Widlar

Pentru obtinerea unor curenti I0 mici, de ordinul microamperilor utilizarea sursei standard din fig.3.3 implica folosirea unei rezistente R de valoare mare si a unui raport R1/R2 de asemenea mare, ceea ce trebuie evitat in circuitele integrate monolitice.

Se recurge astfel la sursa de curent constant Widlar din fig.3.4, unde avem pentru tranzistoare identice (IS1 = IS2):

I0/Iref = (UT / R1 Iref) ln(Iref / I0),

unde Iref = (EC - UBE2)/R.

Rezistenta de iesire va fi:

R0 = r01[1 + βR1/(R1 + rp + rx1)].

3. Desfasurarea lucrarii

Pentru efectuarea lucrarii se folosesc urmatoarele aparate si montaje:

voltmetru electronic de c.c.(analogic sau digital);

sursa de c.c. reglabila;

miliampermetru;

generator de semnal;

platforma tip macheta, ce contine plantate elementele componente ale montajelor ce urmeaza a fi efectuate.

Se executa montajul din fig.3.1 pe platforma tip macheta, identificand amplasarea componentelor cum este in fig.3.5.

Pe platforma se executa urmatoarele conexiuni intre borne: bornele 3 si 6, 7 si 9, 8 si 9.

a) Se observa influenta factorului de amplificare in curent.

Se alimenteaza montajul de la o sursa dubla de tensiune continua avand valorile EC = 15V si EC'= 5V.

Se vor masura valorile curentilor I0 si Iref si se va compara raportul I0/Iref cu cel obtinut prin inlocuirea lui β = 210.

Se va compara valoarea masurata a lui Iref cu valoarea calculata.

b) Se observa influenta tensiunii Early.

La modelul tranzistoarelor se adauga tensiunea Early, care pentru tranzistoare bipolare npn are valori UA = 10 100V. Se alege UA = 20V si se noteaza influenta efectului Early asupra curentului de iesire I0. Se masoara UCE1 cu voltmetrul intre bornele 5 si 8 si UCE2 intre bornele    3 si 7.

Se va evalua raportul I0/Iref (I0 si Iref au valorile masurate mai sus) si se va compara cu cel determinat analitic cu ajutorul relatiei care ia in considerare tensiunea Early. Se vor determina punctele statice de functionare pentru T1 si T2 masurand UCE1, IC1, UCE2, IC2.

c) Determinarea rezistentei de iesire a sursei.

In punctul 5 (fig 3.6), printr-un condensator se aplica un semnal sinusoidal U0=1V si 1kHz de la un generator de semnal inseriat cu un miliampermetru. Rezistenta de iesire a sursei de curent va fi egala cu: r0=U0/IC si se compara cu rezistenta de iesire teoretica.

d) Influenta tensiunii de alimentare.

Pentru alimentarea sursei de curent se aplica o tensiune variabila, succesiv pentru EC si EC'. Se traseaza caracteristicile:

I0,Iref = f(EC) si I0,Iref = f(EC').

Se completeaza apoi tabelele: Se traseaza caracteristica Io,Iref = f(Ec) si Io,Iref = f(Ec`) prin completarea tabelelor 3.1 si 3.2.

Tabelul 3.1

EC[V]

I0[mA]

Iref[mA]

I0/Iref

Tabelul 3.2

EC'[V]



I0[mA]

Iref[mA]

I0/Iref

Se executa montajul din Fig. 3.2 corespunzator amplasarii componentelor aratata in

3.2. Se executa montajul din fig.3.2 corespunzator amplasarii componentelor aratata in fig.3.5, efectuand legaturile intre bornele: 1 si 10, 3 si 4, 7 si 9, 8 si 9.

Pentru a vedea influenta factorului de amplificare in curent, se procedeaza ca la punctul 3.1.a si se compara rezultatele.

Se executa montajul din fig.3.3 pornind de la montajul din fig.3.5 si efectuand legaturile dintre bornele 3 si 6.

a) Se masoara valorile curentilor Iref si I0 si se compara cu valorile obtinute din relatiile de la punctul 2.3.

b) Pentru doua valori ale rezistentei R1, adica 10kΩ si 5kΩ (prin stoparea bornelor 8 si 11) se completeaza tabelul 3.3, folosind urmatoarele formule pentru calculul parametrilor:

IR1 = UR1/R1,

IR2 = UR2/R2,

ΔVBE = V67 - V68.

Tabelul 3.3

R1

[kΩ]

R2

[kΩ]

I0

[mA]

Iref

[mA]

UR1

[V]

UR2

[V]

IR1

[mA]

IR2

[mA]

I0/

Iref

IR1/

IR2

V67

[mV]

V68

[mV]

ΔVBE

Se realizeaza montajul din fig.3.4, realizand pe platforma legaturile intre bornele: 3 si 6, 7 si 9.



Se alimeneteaza montajul cu tensiune variabila succesiv pentru EC si EC', apoi se completeaza tabelele 3.4 si 3.5 cu valorile masurate si calculate cu relatiile de la punctul 2.4, stiind ca potentialul termic UT=25mV.

Tabelul 3.4

EC

[V]

Iref

[mA]

I0

[mA]

I0/Iref

UBE2

[V]

Iref calc

[mA]

I0 calc

[mA]

I0/Iref calc

Tabelul 3.5

EC'

[V]

Iref

[mA]

I0

[mA]

I0/Iref

UBE2

[V]

Iref calc

[mA]

I0 calc

[mA]

I0/Iref calc

Se determina rapoartele:

(Iref/20V) / (Iref/5V) respectiv (I0/20V) / (I0/5V).

5. Continutul referatului

Schemele electrice ale montajelor folosite.

5.2. Reprezentarile grafice.

Tabelele completate cu date obtinute experimental si prin prelucrare.

5.4. Concluzii asupra lucrarii.








Politica de confidentialitate





Copyright © 2021 - Toate drepturile rezervate