Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

схема источника тока отрицательной полярности с симметричным диапазоном линейного изменения напряжения. Основные принципы работы этой схемы те же, что и у схемы, рассмотренной выше.

Рис. 3.6. Источник тока с симметричным диапазоном линейного изменения напряжения.

Поскольку эмиттер транзистора подключен к V", а не к «земле», диапазон линейного изменения напряжения этого источника сдвинут в отрицательном направлении на У~вольт.

Идеальный истпиник тока


-14,8 8 +35 В

Рис. 3.7. Сравнение диапазонов линейного изменения напряжения,

„Например, если 1/+ = 15 В и У" = -15 В, то диапазон лилейного изменения напряжения составит от -14,8 до +35 В, • е. содержит как потенциал земли, так и отрицательные значения напряжения.



Для определения воспользуемся соотношением Д = - - V~ - Уве)!!- При /i = 1,0 мА соответствующее значение R. будет Ri = (30 - 0,7) В/1,0 мА = 29,3 кОм. Если, с другой стороны, верхний конец R снова подсоединить к «земле», а не к то требуемое значение R уменьшится до 14,3 кОм.

Динамическая выходная проводимость этой схемы та же, что у схемы, рассмотренной выше, а именно 4 мкСм (или 0,4 %/В). На рис. 3.7 для сравнения приведены выходные характеристики рассмотренных, а также идеального источников тока.

3.1.2. Источник тока для низких уровней тока. В рассмотренных выше схемах источников тока для уровня тока 1 мА требовалось сопротивление R = 14,3 кОм. Для меньших уровней тока значение Ri следует пропорционально увеличивать. Для многих ИС требуются токи порядка микроампер или меньше. Для тока 1,0 мкА требуется сопротивление = 14,ЗМОм. Если Ri - обычный (т. е. дискретный) резистор, то большой проблемы не возни-

Рис. 3.8. Источнин тока для низких уровней юка.

кает, так как резистор 14 МОм стоит приблизительно столько же и имеет примерно те же размеры, объем и массу, что и резистор 14 кОм. Но в интегральных схемах резисторы занимают площадь на кремниевом крис1алле, приблизительно пропорциональную своему сопротивлению. Следовательно, соответствующаь «стоимость» резистора, выраженная через его «реальную площадь» на кристалле, тем больше, чем больше сопротивление. По пой причине следует по возможности избегать использования в ИС резисторов с сопротивлением выше 50 кОм.

В связи с этим для уровней тока ниже ~1,0 мА рассмотрим модификацию источника тока (рис. 3.8). Модификация состоит в том.



что последовательно с эмиттером транзистора включен резистор При этом больше не выполняется равенство Vbe - Vbe, вследствие падения напряжения на R- В этом случае имеем

Vbe, = Vbe, - J2R2. (3.7)

Для анализа этой ситуации обратимся к основному экспоненциальному соотношению для транзистора в активной области между током коллектора и напряжением база - эмиттер;

1с = 1то ехр (1/b£/Vt). (3.8)

Для двух идентичных транзисторов отношение токов коллектора определяется следующим образом:

tc, ~ -HVbeJV,) -Р( Vr )

где AVbe = Vbe, - Vbe,. В рассматриваемом случае AVbe = = I2R2, откуда /1 2 = Icjlc. = ехр (/2/2/Vr). Вследствие введения резистора R2 в схему ток /2 больше не равен поэтому можно получить /2 много меньше, чем Д.

Рассмотрим характерный пример. Для этого примем = = 1,0 мА, как прежде, но расчет будем вести для Iq = 1 = = 10 мкА = 0,01 мА. Поскольку отношение токов /j/Za = = 1,0 мА/0,01 мА = 100 = ехр {l2R2fVi), имеем IR/Vt = = In 100 = 4,6, откуда R = 4,6 X 25 мВ/10 мкМ = 11,5 кОм. Как и прежде, Ri = 14,3 кОм, поэтому для суммарного сопротивления R R - 26 кОм можно получить уровень тока Ig = = 10 мкА. Без подключения R придется увеличить R до 14,3 В/10 мкА = 1,43 МОм. Таким образом, в данной схеме возможна реализация уровней тока в микроамперном диапазоне с приемлемыми значениями суммарного сопротивления схемы (меньше 50 кОм).

Рассмотрим теперь, как влияет эта модификация схемы на другие параметры источника тока, например на диапазон линейного изменения напряжения и выходную проводимость. Вследствие падения напряжения на R весь диапазон линейного изменения напряжения сдвинется на I2R2. В большинстве случаев это вызовет лишь очень небольшой сдвиг диапазона. Например, в рассмотренном случае I2R2 = 4,6 X 25 мВ = 115 мВ. Для = - 15 В и У" = -15 В диапазон линейного изменения напряжения сдвинут с -14,8- + 35 В до -14,7-+34,9 В, т. е. почти на пренебрежимо малую величину.

С другой стороны, введение в схему сопротивления R2 вызывает очень большое изменение выходной проводимости, что является полезным эффектом. В схеме при включенном R2 необхо-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193