Potrzeba kompensacji temperaturowej prądu zwierciadła

Obecnie uczę się o bieżących konfiguracjach lusterek. Do tej pory zrobiłem dwa z nich. Oba działały zgodnie z życzeniem, ale po podgrzaniu lub schłodzeniu prąd przez prawą stronę (stronę, z której pobierana jest moc wyjściowa) zmniejszał się lub zwiększał znacznie przy niewielkich różnicach temperatur.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

$R_{load}$ dla obu obwodów było niskie lub zwarte do + 10 V. Oba obwody ustawiono tak, aby odzwierciedlały prąd 500 uA. Wszystkie tranzystory zostały dopasowane ręcznie (wszystkie są bardzo blisko siebie, jeśli chodzi o wersję beta).

Bez zwyrodnienia emitera na oba obwody znaczny wpływ miała temperatura, szczególnie na ryc. A, gdzie prąd przez zmienił się o 100 uA lub więcej (1 sekunda ogrzewania), gdy dotknąłem jednego z Q1 lub Q2 palcem; ale gdy tranzystory Q4 i Q5 zostały dotknięte koniuszkiem palca, prąd przepływający przez zmienił się o 50 uA (również 1 sekunda nagrzewania), co jest mniej niż w pierwszym przykładzie, ale wciąż za dużo. R l o a d $R_{load1}$$R_{load2}$

Dzięki degeneracji emiterów oba obwody znacznie poprawiły ich stabilność temperaturową. Na przykład ( dodane wynosiły 1 kOhm), jeśli odnoszę się do ryc. B, prąd przez zmienił się tylko o 10 uA (po podgrzaniu przez około 1 sekundę), podczas gdy wynik z ryc. A był nieco gorzej.R L O d $R_e$$R_{load2}$

Oba obwody są ulepszane w miarę dodawania degeneracji emiterów do Q1 / Q2 lub Q3 / Q4. W obu przykładach prąd przez Q1 lub Q3 był w przybliżeniu stały przez cały czas, ale prąd przez Q2 lub Q5 nie był nawet zbliżony do tego.

• Czy istnieje jakiś sposób kompensacji jednego z pokazanych tu obwodów z powodu zmieniającej się temperatury? Myślałem, że Q5 skoryguje błąd zmiany temperatury prądu, ale oczywiście nie.

Trzy główne kroki to

a) Wykorzystaj jak najwięcej zwyrodnienia emitera, jak możesz
b) Dopasuj temperatury Q1 i Q2
c) Dopasuj rozproszenie Q1 i Q2

Dla (b) przynajmniej sklej razem Q1 i Q2. O wiele lepsze jest zastosowanie monolitycznego układu tranzystorów, takiego jak CA3046, który składa się z 5 tranzystorów wykonanych na tym samym podłożu. W przypadku naprawdę hardkorowej pary dopasowanej termicznie para „SuperMatch” LM394 wykorzystuje tysiące matryc tranzystorowych połączonych jak szachownica.

Q5 nie tylko zwiększa impedancję wyjściową, ale także kontroluje rozpraszanie w Q4. Graj seriami na bazie Q5 lub emiterze, aby wyrównać dopasowanie rozpraszania Q3 / 4.

Nieco bardziej skomplikowanym rozwiązaniem o mniejszej przepustowości, ale o wiele większej precyzji jest wyeliminowanie Q1 i użycie wzmacniacza operacyjnego do sterowania Q2 w celu wyrównania spadków napięcia na Re1 / 2. Zastąpienie Q2 FET eliminuje wszelkie zmiany wariacyjne beta w dokładności wyjściowej. W takim razie należy się tylko martwić o dryf wzmacniacza Vos wraz z temperaturą i opornikami tempco lub Re1 / 2.

Jeśli chcesz utrzymać oba tranzystory w tej samej temperaturze, powinny one mieć to samo rozproszenie (tj. Ten sam prąd i napięcie). Wygładza to również niektóre inne źródła błędów (takie jak Wczesne napięcie). Twój drugi schemat nie do końca tego osiąga, ponieważ Vce jednego tranzystora jest wyższy od drugiego. No to ruszamy:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Jest to pełne lustro Wilsona, a rolą Q3 jest upuszczenie jednego Vbe, aby Vce Q1 / Q2 było równe.

Tanim źródłem podwójnie dopasowanych BJT jest DMMT3904 i inne podwójne tranzystory. Nie są monolityczne, więc dopasowanie i śledzenie temperatury nie są tak dobre jak fantazyjne, ale są tanie.

Jeśli jednak chcesz uzyskać najwyższą precyzję, musisz użyć opampa z niskim przesunięciem.

Aby uzyskać dopasowane źródła prądu, należy użyć macierzy tranzystorowych, takich jak (oryginalny) RCA CA3046. Jest teraz sprzedawany przez Harrisa lub Intersil. Pasuje do bazy emiterów 5milliVolts, co stanowi około 10%. Co więcej, biorąc pod uwagę, że nie masz możliwości użycia wielu pasków emitera i intercyfrowania ich, będziesz potrzebował rezystorów degeneracyjnych emitera.