Necesidad de compensación de temperatura del espejo actual

Actualmente estoy aprendiendo sobre las configuraciones de espejo actuales. He hecho dos de ellos hasta ahora. Ambos funcionaron según lo deseado pero, cuando se calentaron o enfriaron, la corriente a través del lado derecho (el lado de donde se toma la salida) disminuyó o aumentó significativamente con pequeñas diferencias de temperatura.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

$R_{load}$ para ambos circuitos fue baja o en cortocircuito a + 10V. Ambos circuitos se configuraron para reflejar la corriente de 500 uA. Todos los transistores fueron emparejados a mano (todos están muy cerca uno del otro en lo que respecta a beta).

Sin la degeneración del emisor, ambos circuitos se vieron significativamente afectados por la temperatura, especialmente la Fig. A, donde la corriente a través de cambió en 100 uA o más (1 segundo de calentamiento) cuando toqué Q1 o Q2 con la punta de un dedo; pero como los transistores Q4 y Q5 se tocaron con la punta de un dedo, la corriente a través de cambió en 50 uA (1 segundo de calentamiento también), que es menor que en el primer ejemplo pero aún demasiado. R l o a d $R_{load1}$$R_{load2}$

Con la degeneración del emisor, ambos circuitos mejoraron en gran medida su estabilidad de temperatura. Por ejemplo (los añadidos fueron 1 kOhm) si me refiero a la Fig. B, la corriente a través de cambió solo en 10 uA (cuando se calentó en aproximadamente 1 segundo), mientras que el resultado con la Fig. A fue un poco peor.R l o a d $R_e$$R_{load2}$

Ambos circuitos se mejoran a medida que se agrega la degeneración del emisor a Q1 / Q2 o Q3 / Q4. En ambos ejemplos, la corriente a través de Q1 o Q3 fue aproximadamente constante en todo momento, pero la corriente a través de Q2 o Q5 ni siquiera estuvo cerca de eso.

• ¿Hay alguna forma de compensar cualquiera de los circuitos que se muestran aquí, debido a la temperatura variable? Pensé que Q5 iba a corregir el error de variación de temperatura en la corriente, pero obviamente no lo hizo.

Los tres pasos principales son

a) Use tanta degeneración del emisor como pueda
b) Haga coincidir las temperaturas de Q1 y Q2
c) Haga coincidir la disipación de Q1 y Q2

Para (b), como mínimo, pegue Q1 y Q2 juntos. Mucho mejor es usar un conjunto de transistores monolíticos como el CA3046, que consta de 5 transistores fabricados en el mismo sustrato. Para un par térmicamente emparejado realmente duro, el par LM394 'SuperMatch' usa miles de troqueles de transistores conectados como un tablero de ajedrez.

Q5 no solo aumenta la impedancia de salida, sino que también controla la disipación en Q4. Juega con series de gotas en la base Q5 o en el emisor para igualar la coincidencia de disipación Q3 / 4.

Una solución un poco más complicada con menos ancho de banda pero mucha más precisión es eliminar Q1 y usar un amplificador operacional para conducir Q2 para igualar las caídas de voltaje en Re1 / 2. Reemplazar Q2 con un FET elimina cualquier contribución de variación beta a la precisión de salida. Entonces solo debe preocuparse por la deriva del amplificador Vos con la temperatura y las resistencias tempco o Re1 / 2.

Si desea mantener ambos transistores a la misma temperatura, deben tener la misma disipación (es decir, la misma corriente y el mismo voltaje). Esto también suaviza algunas de las otras fuentes de error (como el voltaje temprano). Su segundo esquema no logra exactamente esto, ya que el Vce de un transistor es más alto que el otro. Aquí vamos:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Este es un espejo Wilson completo y el papel de Q3 es soltar un Vbe para igualar el Vce de Q1 / Q2.

Una fuente barata de BJT de doble coincidencia es DMMT3904 y otros transistores duales. No son monolíticos, por lo que la coincidencia y el seguimiento de la temperatura no son tan buenos como los elegantes, pero son baratos.

Sin embargo, si desea la máxima precisión, tendría que usar un opamp de bajo desplazamiento.

Para lograr fuentes de corriente coincidentes, use matrices de transistores como el RCA CA3046 (original). Ahora se vende por Harris o Intersil. La coincidencia es con la base del emisor de 5milliVolts, que es aproximadamente el 10%. Para mejor que eso, dado que no tiene forma de usar múltiples franjas de emisor e interdigitarlas, necesitará resistencias de degeneración de emisor.