Cara membuat sumber arus konstan

Saya tidak mengerti sumber saat ini! Baterai adalah sumber tegangan, tetapi bagaimana orang benar-benar menerapkan sumber arus? Saya sedang melihat mirror saat ini untuk melihat bagaimana mereka bekerja, dan saya mengerti ide untuk mendapatkan arus yang hampir sama yang dihasilkan oleh setengah lainnya, tetapi pada diagram dari mana I_ref saat ini berasal? Apakah itu hanya sumber tegangan resistor? Juga, bagaimana saya bisa menggunakan ini untuk menggerakkan beban yang melekat pada saluran M2?

Saya menghargai penjelasan apa pun!

Pada titik tertentu jika Anda ingin memiliki sumber arus yang diperbaiki di USA, Anda memerlukan tegangan primer atau sumber arus. Cermin (sesuai namanya) hanya mencerminkan arus yang diketahui (mungkin lebih tinggi atau lebih rendah jika Anda paralel transistor (mengubah transistor geometri) atau memperkenalkan satu atau lebih resistor emitor, jadi lebih seperti cermin pembesar).

Dalam IC (dan di luar) Anda dapat melakukan servo semua jenis sumber arus yang berbeda dari arus referensi tunggal menggunakan cermin berbobot dan sejenisnya, tetapi Anda masih membutuhkan arus itu. Beberapa IC membawa simpul itu ke pin, dan Anda menghubungkan resistor ke Vcc atau apa pun sehingga semua cermin saat ini dalam skala diskalakan oleh arus itu (yang lebih atau kurang stabil jika Vcc >> 0.6V).

Referensi tegangan dan resistor adalah sejenis arus referensi (meskipun perhatikan bahwa tegangan input cermin arus tidak nol dan berubah sekitar -2mV / ° C, sehingga tidak akan stabil dengan perubahan suhu kecuali referensi tegangan yang Anda gunakan memiliki karakteristik yang cocok).

Salah satu cara untuk mendapatkan referensi tegangan adalah dengan membuat referensi band-gap, yang secara alami sekitar 1.25V, tetapi dapat diperkuat ke tegangan apa pun yang Anda suka.

Satu IC yang layak dipelajari adalah TI (nee Burr-Brown) REF200 , yang memiliki skema representatif yang disediakan pada lembar data. Ini memiliki dua sumber dua terminal 100uA saat ini +/- 0,5% / tenggelam dan cermin arus presisi (cermin arus Wilson penuh dengan resistor degenerasi emitor). Juga lihat AB165 , yang mencakup berbagai sumber saat ini.

IMPLEMENTASI DAN APLIKASI SUMBER SAAT INI DAN PENERIMA SAAT INI

Saya tidak mengerti sumber saat ini! Baterai adalah sumber tegangan, tetapi bagaimana orang benar-benar menerapkan sumber arus?

Berikut adalah rangkaian sumber arus yang menggunakan op-amp: -

Jenis sumber arus bergantung pada Vset yang diterapkan pada input non-pembalik op-amp. Karena op-amp memiliki gain loop terbuka yang besar, input pembalik dapat dianggap pada tegangan yang sama dengan input non-pembalik. Op-amp mencapai ini dengan umpan balik negatif - outputnya menggerakkan transistor sampai tegangan pada Rset sama dengan Vin. Karenanya arus keluar dari kolektor adalah: -

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

Ada banyak lagi jenis sumber arus yang menghasilkan hasil yang serupa TETAPI hambatan beban harus berada dalam kisaran terbatas. Nol ohm tidak masalah, tetapi mencoba mendorong 1mA melalui resistor 10k pada pasokan 5V tidak akan berfungsi.

Pada gambar Anda, Iref dapat datang dari mana saja - sinyal eksternal atau resistor yang terhubung ke catu daya - arus ref saya dengan mudah dihitung karena M1 bertindak sebagai impedansi rendah dengan volt jatuh di atasnya - lebih baik untuk melihat setara Sirkuit BJT karena volt jatuh dengan jelas "0.7V" ketika basis diikatkan ke kolektor.

Implementasi mirror saat ini bergantung pada fakta bahwa V _DD konstan, resistor memiliki nilai yang diketahui dan V _GS akan memiliki titik kerja konstan yang dapat Anda ambil dari lembar data (atau melalui eksperimen).

Mengetahui V _DD dan V _GS adalah konstan, Anda dapat menghitung arus di cabang kiri dengan hukum Ohm. Kemudian jika kedua transistor sangat cocok, arus di kedua cabang akan identik. Perhatikan bahwa apa pun yang Anda lakukan di cabang kanan, tidak ada cara itu dapat mempengaruhi arus di cabang kiri.

Pemahaman solusi rangkaian spesifik didasarkan pada pengungkapan ide-ide dasar di belakangnya. Jadi mari kita lihat apa saja ide-ide ini ...

Untuk menghasilkan arus, menurut hukum Ohm I = V / R, kita hanya perlu tegangan dan resistansi. Jadi, jika bebannya murni resistif, kita hanya perlu sumber tegangan untuk menghasilkan arus. Dengan mengubah tegangan, kita dapat mengatur besarnya arus yang diinginkan.

Tetapi jika beban berperilaku sebagai sumber tegangan (misalnya, baterai yang dapat diisi ulang, kapasitor, dioda Zener, koneksi pendek, resistor negatif, dll.), Kita perlu resistansi tambahan secara seri untuk mengatur (membatasi) arus. Jadi, dalam kasus umum, sumber arus dibuat oleh dua elemen secara seri - sumber tegangan dengan tegangan V dan resistor dengan resistansi ... dan terhubung ke beban dengan tegangan VL dan resistansi RL. Keempat elemen ini terhubung dalam lingkaran dan masing-masingnya mempengaruhi besarnya arus yang ditentukan oleh rasio tegangan total Vt dan resistansi Rt; I = Vt / Rt = (V ± VL) / (Ri ± RL). Dalam pengaturan ini, sumber tegangan input mencoba untuk mengatur arus dengan tegangan V dan resistansi Ri sementara beban mengganggu oleh tegangan VL dan resistansi RL.

Cara paling sederhana (tipikal untuk rangkaian listrik) adalah meningkatkan sangat besar baik tegangan maupun resistansi sumber input (ini adalah definisi terkenal dari sumber arus ideal dari buku teks tentang teknik elektro). Mereka tinggi tetapi konstan (statis) ... dan ini masalahnya. Dengan demikian tegangan dan resistansi beban dapat diabaikan dibandingkan dengan sumber input. Jelaslah bahwa membuat sumber arus yang baik dengan cara ini dikaitkan dengan kehilangan daya yang besar dalam resistensi.

Cara yang lebih pintar (tipikal untuk rangkaian elektronik) adalah membuat sumber tegangan atau resistansi bervariasi. Mereka dinamis tetapi rendah ... jadi kerugian daya rendah ... dan inilah untungnya. Kami memiliki ilusi resistensi sangat tinggi (diferensial) tetapi resistensi aktual (statis) rendah. Mari kita lihat bagaimana ide ini dipraktikkan ...

Kuncinya adalah bahwa ketika beban meningkatkan / mengurangi tegangan atau resistansi, sumber mengurangi / menambah voltase atau resistansi dengan nilai yang sama ; jadi saat ini tidak berubah.

Kompensasi ini dapat dilakukan tanpa umpan balik negatif dengan menggunakan sumber tegangan berikut (yang disebut "bootstrap") atau resistor penstabil arus (diimplementasikan oleh BJT atau FET dengan tegangan input konstan).

Salah satu variasi dari teknik ini adalah, alih-alih mengubah tegangan sumber, untuk menambahkan tegangan tambahan secara seri ke tegangan sumber konstan sehingga mengkompensasi dampak beban. Gagasan ini diwujudkan, misalnya, dalam op-amp sumber arus balik .

Gagasan lain yang lebih boros adalah menyuntikkan arus tambahan ke dalam beban dengan menghubungkan sumber arus tambahan secara paralel ke sumber input utama . Ini diimplementasikan dalam sumber Howland saat ini .

Anda dapat melihat lebih banyak tentang teknik ini di cerita rangkaian saya tentang sumber arus konstan .

Sebagai kesimpulan, kekuatan dari pendekatan ini adalah mengetahui ide-ide dasar, kita dapat menjelaskan dan mewujudkan konfigurasi sirkuit konkret dari masa lalu, sekarang dan masa depan (diimplementasikan oleh tabung, BJT, FET, op-amp, dll.)