현재 미러 BJT

바이폴라 접합 트랜지스터 또는 BJT 전류 미러

바이폴라 접합 트랜지스터를 적용하는 자주 사용되는 회로는 소위 전류 미러입니다. , 간단한 전류 조정기 역할을 하여 광범위한 부하 저항에 걸쳐 부하에 거의 일정한 전류를 공급합니다.

활성 모드에서 작동하는 트랜지스터에서 컬렉터 전류는 기본 전류에 비율 β를 곱한 것과 같습니다. 또한 콜렉터 전류와 이미 터 전류 사이의 비율을 α라고합니다. 컬렉터 전류는 베이스 전류에 β를 곱한 것과 같고 에미터 전류는 베이스 전류와 컬렉터 전류의 합이기 때문에 α는 β에서 수학적으로 유도할 수 있어야 합니다. 대수학을 수행하면 모든 트랜지스터에 대해 α =β/(β+1)임을 알 수 있습니다.

활성 트랜지스터를 통해 일정한 기본 전류를 유지하면 β 비율에 따라 컬렉터 전류가 어떻게 조절되는지 이미 보았습니다. 음, α 비율은 유사하게 작동합니다. 이미 터 전류가 일정하게 유지되면 트랜지스터가 활성 모드를 유지하기에 충분한 컬렉터-이미터 전압 강하가 있는 한 컬렉터 전류는 안정적이고 조정된 값으로 유지됩니다. 따라서 트랜지스터를 통해 이미 터 전류를 일정하게 유지하는 방법이 있다면 트랜지스터는 일정한 값에서 콜렉터 전류를 조절하도록 작동합니다.

BJT의 베이스-이미터 접합은 다이오드와 마찬가지로 PN 접합에 불과하며 "다이오드 방정식"은 순방향 전압 강하 및 접합 온도가 주어진 경우 PN 접합을 통과하는 전류의 양을 지정합니다.

다이오드 방정식

접합 전압과 온도가 모두 일정하게 유지되면 PN 접합 전류는 일정합니다. 이 근거에 따라 트랜지스터의 베이스-이미터 전압을 일정하게 유지한다면 일정한 온도가 주어지면 이미터 전류는 일정할 것입니다. 아래 예시 그림을 고려하십시오.

상수 VBE는 상수 IB, 상수 IE 및 상수 IC를 제공합니다.

이 일정한 에미터 전류에 일정한 α 비율을 곱하면 R_load를 통해 일정한 컬렉터 전류를 얻을 수 있습니다. R_부하의 변경에 대해 트랜지스터를 활성 모드로 유지하기에 충분한 배터리 전압을 사용할 수 있는 경우 의 저항입니다.

트랜지스터의 베이스-이미터 접합에서 일정한 전압을 유지하려면 순방향 바이어스 다이오드를 사용하여 약 0.7V의 일정한 전압을 설정하고 아래 그림과 같이 베이스-이미터 접합과 병렬로 연결합니다.

다이오드 접합 0.7V는 일정한 베이스 전압과 일정한 베이스 전류를 유지합니다.

다이오드 양단의 전압 강하는 아마도 정확히 0.7볼트가 아닐 것입니다. 이를 가로질러 떨어지는 순방향 전압의 정확한 양은 다이오드를 통과하는 전류와 다이오드의 온도에 따라 모두 다이오드 방정식에 따라 달라집니다. 다이오드 전류가 증가하는 경우(예:R_bias의 저항을 줄임으로써) ), 전압 강하는 약간 증가하여 트랜지스터의 베이스-이미터 접합에 걸친 전압 강하를 증가시키며, 이는 다이오드의 PN 접합과 트랜지스터의 베이스-이미터 접합이 각각에 잘 일치한다고 가정할 때 동일한 비율만큼 이미터 전류를 증가시킵니다. 다른. 즉, 트랜지스터 이미 터 전류는 주어진 시간에 다이오드 전류와 거의 동일합니다. R_bias의 저항값을 변경하여 다이오드 전류를 변경하면 , , 에미터 전류는 다이오드와 동일한 방정식으로 설명되고 두 PN 접합은 동일한 전압 강하를 경험하기 때문에 트랜지스터의 에미터 전류가 적합합니다.

트랜지스터의 컬렉터 전류는 이미 터 전류와 거의 같다는 것을 기억하십시오. 일반적인 트랜지스터의 α 비율은 거의 1(1)이기 때문입니다. 간단한 저항 조정으로 다이오드 전류를 설정하여 트랜지스터의 이미 터 전류를 제어할 수 있는 경우 트랜지스터의 컬렉터 전류도 제어할 수 있습니다. 즉, 컬렉터 전류 모방 또는 거울 , 다이오드 전류.

저항 R_load를 통한 전류 따라서 는 바이어스 저항에 의해 설정된 전류의 함수이며 둘은 거의 같습니다. 이것이 전류 미러 회로의 기능입니다. R의 값을 편리하게 조정하여 부하 저항을 통해 전류를 조절합니다. _편향 . 다이오드를 통과하는 전류는 전원 공급 전압에서 다이오드 전압을 뺀 값(거의 일정한 값)을 R_bias의 저항으로 나눈 간단한 방정식으로 설명됩니다. .

두 개의 PN 접합(다이오드 접합 및 트랜지스터 베이스-이미터 접합)의 특성을 더 잘 일치시키기 위해 아래 그림(a)와 같이 일반 다이오드 대신 트랜지스터를 사용할 수 있습니다.

전류 미러 회로.

온도는 "다이오드 방정식"의 한 요소이고 두 개의 PN 접합이 모든 작동 조건에서 동일하게 동작하기를 원하기 때문에 두 트랜지스터를 정확히 동일한 온도로 유지해야 합니다. 이것은 2개의 트랜지스터 케이스를 연달아 붙임으로써 개별 부품을 사용하여 쉽게 수행됩니다. 트랜지스터가 단일 실리콘 칩에서 함께 제조되는 경우(소위 집적 회로 , 또는 IC ), 설계자는 두 트랜지스터 사이의 열 전달을 용이하게 하기 위해 두 트랜지스터를 서로 가깝게 배치해야 합니다.

위의 그림(a)에서 두 개의 NPN 트랜지스터로 표시된 전류 미러 회로를 전류 싱킹이라고도 합니다. 조절 트랜지스터가 배터리의 양극에서 부하로 강제로 흐르게 하는 것이 아니라("소싱" 전류) 부하에서 접지로 전류를 끌어오기 때문입니다("싱킹" 전류). 접지된 부하와 전류 소싱을 원할 경우 미러 회로, 우리는 위의 그림 (b)와 같은 PNP 트랜지스터를 사용할 수 있습니다.

저항은 IC로 제조할 수 있지만 트랜지스터를 제조하는 것이 더 쉽습니다. IC 설계자는 부하 저항을 전류 소스로 교체하여 일부 저항을 피합니다. 개별 부품으로 구성된 연산 증폭기와 같은 회로에는 몇 개의 트랜지스터와 많은 저항이 있습니다. 집적 회로 버전에는 많은 트랜지스터와 몇 개의 저항이 있습니다. 아래 그림에서 하나의 전압 레퍼런스에서 Q1은 여러 전류 소스(Q2, Q3 및 Q4)를 구동합니다. Q2 및 Q3이 동일 면적 트랜지스터인 경우 부하 전류 I_load 동등할 것입니다. 2·I_load가 필요한 경우 , 병렬 Q2 및 Q3. 하나의 트랜지스터, 예를 들어 Q2 면적의 두 배인 Q3을 제조하는 것이 더 낫습니다. 그러면 현재 I3은 I2의 두 배가 됩니다. 즉, 부하 전류는 트랜지스터 면적에 비례합니다.

다중 전류 미러는 단일(Q1 - Rbias) 전압 소스에서 종속될 수 있습니다.

다중 전류 미러에 대한 트랜지스터 기호를 통해 바로 기본 전압 라인을 그리는 것이 일반적입니다! 또는 위 그림의 Q4의 경우 두 개의 전류 소스가 단일 트랜지스터 기호와 연결됩니다. 부하 저항기는 대부분의 경우에 존재하지 않는다는 사실을 강조하기 위해 거의 보이지 않게 그려집니다. 부하는 종종 또 다른 (다중) 트랜지스터 회로, 예를 들어 "간단한 연산 증폭기", 8장의 Q3 및 Q4와 같은 차동 증폭기의 이미 터 쌍입니다. 종종 트랜지스터의 컬렉터 부하는 저항기가 아닙니다. 그러나 현재 거울. 예를 들어 Q4 컬렉터의 컬렉터 부하, Ch 8은 전류 미러(Q2)입니다.

다중 컬렉터가 있는 전류 미러의 예는 출력이 모델 741 연산 증폭기의 Q13, Ch 8을 참조하십시오. Q13 전류 ​​미러 출력은 Q15 및 Q17에 대한 컬렉터 부하로 저항을 대체합니다. 이러한 예에서 전류 미러가 집적 회로의 저항보다 부하로 선호된다는 것을 알 수 있습니다.

검토:

<울>

현재 미러 부하 저항을 통해 전류를 조절하는 트랜지스터 회로이며, 조절 지점은 간단한 저항 조정으로 설정됩니다.

전류 미러 회로의 트랜지스터는 정확한 작동을 위해 동일한 온도로 유지되어야 합니다. 개별 트랜지스터를 사용할 때 케이스를 함께 붙이면 됩니다.

전류 미러 회로는 두 가지 기본 유형에서 찾을 수 있습니다. 현재 싱킹 조절 트랜지스터가 부하를 접지에 연결하는 구성; 현재 소싱 조절 트랜지스터가 부하를 DC 전원 공급 장치의 양극 단자에 연결하는 구성입니다.

관련 워크시트:

<울>

증폭기 회로 워크시트의 활성 부하

차동 트랜지스터 증폭기 워크시트