Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Для компенсации этого расхождения необходимо изменить номиналы сопротивле- ний, особенно если желательно иметь очень точные отношения токов. Рассмотрим случай, когда размеры эмиттеров предварительно не подобраны, на предыдущем примере. Ток через (~в вдвое больше, "ем через !!г и !„!„откуда напряжение У„и транзистора Ов больше, "ем Яв и Цв, на 1'т !п !!Д/в! = 25 мВ 1п 2 = 17мВ. Следовательно, падение напРЯжениЯ на /!в на 17 мВ меньше, чем на /!Я и Йв, откУда /7в должно быть уменьшено на !7 мВ/2 мА = 8,5 Ом, с 2000 до !99! Ом.
Аналогичным образом 1'ви транзистора 0в иа Уг !и 4 = 35 мВ меньше, чем длЯ !Зг и фв, откУда Яв должно быть уменыгено на 35 мВ/4 мА = 8,7 Ом, т. е. с !000 до 991 Ом. а"овец, Уия транзистора !~в на Уг 1п 8 = 52 мВ меньше, чем длв !кв и Ов, откуда Лв следует уменыпить на 52 мВ/8 мА = 6,5 Ом, е с 500 до 493,5 Ом. Эти небольшие поправки сопротивлений комп ~пенснпч|от РазличиЯ в значениЯх Уив, когда РазмеРы тРан- 13О Глава Я 8.1.8.
Источник тока, не зависящий от напряжения питания. Иногда желательно иметь источник, ток которого не зависит оа ч' нв Рнс. 333. Источник тока, на ааннснптня от напрнженна питания. ч- напряжения питания. Пример такой схемы показан на рис. 3.!3. При анализе будем считать все однотипные транзисторы идентичными. Будем также полагать, что Р, = /1„откуда 1, = 1,.
Токи 1, и 1т связаны соотношением 1,/1, = ехр (/аттв/Ъ'т). Заметим также, что 1,/1„= /(в///а. Посколькч базовые токи малы по сравнению с коллекторными и эмиттерными, имеем 1, = 1, и 1, = 1,, откуда р (/атт ')/<) = /в//в = Рв/~а. (ЗА 6) Решение этого уравнения относительно 1, имеет вид (3.47) /т = /а = ((лг/Йа) )и (пе/Ра) зисторов не подбираются, Поскольку различия в значениях меняются с температурой, отношения токов имеют слабую тем. пературную зависимость !зонгочники лослгоянного тока, налггяжеиия и олорнолг налряаеения га! О сюда выходной ток источника тока не зависит от напряжения пи г ан и я.
1тобы получить отношение токов 1„' 1, с большой точ„остью, размеры эмиттеров 1~, и Я, следует подобрать таким обрам, чтобы оба транзистора имели равные плотности тока и, следовательно, равные напряжения рассмотрим пример. Выберем отношение токов 1,/1, = 2, так что и Ро/Ро = 2. Для достижения наибольшей точности активная площадь эмиттера Я, должна быть вдвое больше, чем 9о. В этом случае выходной ток источника дается формулой 1с = 1г = (Ут/Ря) )п 2.
(3.48) для выходного тока 1,0 мкА требуемое значение Р, = Р, равно Р, = Ря = (25 мВ/1 мкА)!и 2 = 17,3 кОм. Заметим, что получен очеггь маленький ток при использовании умеренного значения сопротивления. Кроме того, если надлежащим образом подобРать активные площади тРанзистоРов Я, и г,го, то можно совсем исключить из схемы Р, и Р,. Отношение токов 1г/1о в этом случае будет полностью определяться отношением активных площадей по формуле 1,/1, = Ао/Ао.
Выходной ток запишется следующим образом: /с = 1г 1о (Уг/Р,) 1п (Аг/Ао) (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 Р, и Р„ то это минимальное напряжение питания составит 2Увв + Усвоят или около 1,6 В.
Диапазон линейного изменения выходного напряжения простирается от верхней границы У+ — 1,Р, — Уса злт = У+— — 0,2 В до нижней У' — ВУсас Для У+ =!О В и ВУсяо = = 30 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,б В), мггкроамперные токи прн небольших номиналах резисторов.
Влагодаря этим характеристикам данный тип источников тока особенно удобен для маломощных Оу. 31 Р Стпбияизптсры токп нп !голевых трпнзистсрпх в дпсднсж включен!!и, Полевой транзистор с управляющим рл-переходом в диодном включении (рис. 3.14) можно использовать в качестве с стае стабилизатора или источника тока. Полевой транзистор управляющим рл-переходом включается как диод с затвором, закороченным на исток, поэтому Уоо — — О. На рис.
3.15 показана вольт-амперная характеристика; по существу это стоковая ха- 1вг Глина 3 рактеристика /ол в зависимости от елн при рол О. Заметим, что когда напряжение между стоком и истоком кол превыщает напряжение отсечки Гр, ток между стоком и истоком Улл пасы. щнется на уровне 1олн. Это не полное насыщение, так как, если Смол Рис. ЗЛ4. Полевой транзистор с упраилнющнм рл-переходом и диодном иключении и качестае стабилизатора тока: а — схема иключения (Упл = О); б — обо. значение.
йемен продолжает увеличиваться, ток стока будет медленно расти. Однако, начиная с точки кон — — рр и до уоз = В$'ол, что соответствует напряжению пробоя между стоком и истоком, ток стока остается приблизительно постоянным, так что эта область представляет собой диапазон линейного изменения напряжения ~ем Рнс. 3.15.
Вольт-ам. пернаи характернстн. Вттоа Ка дисда — Стабнпнзатора тока. данного прибора. Дюгамическая проводимость в этой области определяется проводимостью между стоком и истоком и характе. ризует наклон кривой; тт„, = Н /дГ . Для идеального диода — стабилизатора тока этот наклон должен быть равен нулю. Диод — стабилизатор тока можно рассматривать как стаби" лизатор напряжения, или стабилитрон. На рис.
3.16 приведены для сравнения вольт-амперные характеристики диодных стабили. заторов тока и напряжения. Диодный стабилизатор напряжени~ в области пробоя сохраняет напряжение постоянным, диодный стабилизатор тока при работе в области линейного изменения напряжения сохраняет постоянным ток. 77егпочники погтолнного глана, напрласгнил и опорного напрнлсенил 133 На рис.
3.17 представлен пример использования диода в качестве стабилизатора тока, Диод Я, поддерживает ток через 1~а равным аров Поскольку 1,ге и 9а составляют токовое зеркало, 1 Янаб =Ф 1ан Я Комод а Че вч, Ч Чаг Канод анод Е Рис. 3.16. Сравнение диода — стабилизатора чака 1а1 и диода — стабилиаатора напрнженив 1б1, коллекториый ток транзистора Я„являющегося источником тока 7ч отрицательной поляриостй, будет также равен Упав.
гок через я, относительно не зависит от напряжения на 1~1 и, Слгааини- замор а Рис, пател . 3,17. Источапк тока отри. ельноа полирности, испольатииииа диод в качестве стаби. лиаатора тока. ч- 104 Глава 3 следовательно, от напряжения питания, поэтому ток !ч также будет относительно независим от напряжения питания. Рассмотрим пример. Если !оан = 1,9 мА и гв, —— 50 кОм, то изменение 1ч при изменении напряжения питания опредечяется следующим образом: а!О в!!д л!оа Иран ор рр~ в!гоа ар оа Й' рр1 = 1 йвв ° 1 = 1т50 кОм = 20 мкСм = 20 мкА!В, (3 50) или в нормированном виде — — = (1/1000 мкА) 20 мкА/В 0,02!В, или 2%!В, (3.51) а!е арвррр1 так что 7а увеличивается всего на 2 % при изменении полного напряжения латания на 1 В. 3.1.!О.
Источники тока на тР)ОП- транзисторах. В качестве источника постоянного тока используют и МОП- 'тот ораве»г, 1 чав = чев-Ч, ч„, Ркс. 3.! 8. Вмходная характеряс| яка й10П- трананстора. транзисторы. На рис, 3,18 показана выходная, или становая, характеристика МОП-транзистора прн фиксированном напряжении между затвором и истоком Уон, которое превышает пороговое напряжение У,.
При увеличении напряжения между стоком и истоком Уоа ток стока !оа растет. Однако по мере увеличения Уоа напряжение иа оксидном слое затвора стокового конца канала уменьшается. Это обусловлено уменьшением числа подвижных носителей заряда поверхностного ииверсиоииого слоя на стоковом конце канала. В связи с этим соответственно уменьшается проводимость канала, поэтому прп И«во«ники постоянного вако, напряжения и опорного напряжения 185 увеличении Упа уменьшается скорость роста стокового тока с!/оа/с)Упа, которой определяется наклон характеристики.
Когда !'ра достигает значения Ува — — Уоа — У„напряжение на оксидиом слое затвора стокового конца канала будет равно Уап = Уоо — Ура = Уь Лальнейшее увеличение Ура вызовет падение Уоп ниже порогового напряжения Ум и канал «сомкнется» до очень небольшого промежутка на стоковом конце. 1 1! ЧФ ! том!а !~ Рнс.
3.19. Источник тока на МОП- транзисторе. Ч" Ч" Это приведет к выравниванию или насыщению стокового тока при значении, определяемом формулой /па = К (Уоа — Уе)а. В этом соотношении К = ()еС,а/2) ()У//.), где р — подвижность носителей в канале поверхностного инверсионного слоя. С,„— емкость на единицу площади МОП-конденсатора оксидного слоя затвора и )й//.
— отношение ширины канала к его длине. В области «насыщения» стоковый ток растет, но очень медленно с ростом стокового напряжения. Наклон кривой зависимости /п„от Уаа в области насыщения определяет динамическую проводимость междУ стоком и истоком ло,. Эта динамическаЯ проводимость прямо пропорциональна стоковому току и может б ьпь аппроксимирована выражением де, = /ра/У,„, где Уя— параметр транзистора с размерностью напряжения, аналогичный начальному напряжению для биполярного транзистора. Обратнаа величина !/Уя имеет смысл коэффициента модУлЯции длины "авала и аналогична коэффициенту модуляции ширины базы биполярного транзистора (см, приложение Б). Параметр МОП-транзистора лежит примерно в том же диапазиачений, что и начальное напряжение для биполярных транзисторов, — как правило, от 30 до )50 В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
