схем. Транзистор Qi (включенный как диод с Vbc = 0) хорошо согласован с транзистором Q2. Неизменным является ток /о. База-эмиттерные токи пропорциональны эмиттерным площадям транзисторов, т. е.

4 = 4 = Постоянная К. (3.22)

е2 Е2

Поскольку два эмиттерных тока связаны через К, схему на фиг. 3.10 часто называют токовым зеркалом.

Если значения (3 обоих транзисторов достаточно велики (50 и более), то базовые токи пренебрежимо малы по сравнению с коллекторными. Требуемый ток

/ СС ~ ве ССШ /о г,о\

Таким образом, ток /о можно установить соответствующим выбором геометрии транзисторов, а также Vcc и Ri. Обычно напряжение питания Vcc берется от источника стабильного напряжения, описываемого в следующем разделе. Данная схема обеспечивает в некоторой степени температурную стабильность, поскольку в результате разных знаков температурных коэффициентов Rl и напряжения перехода база - эмиттер они в определенной мере компенсируют друг друга.

Общий вывод выражения выходной проводимости коллектора транзистора дается в приложении А, а окончательное выражение имеет вид

,„„.д„.(, ) . ,,24,

Применяя это уравнение к схеме токового зеркала на фиг. 3.10,6, получим

где Rb = hibj < Rl, /zjpb > 1, /?в = О, а Qi и Q2 -абсолютно согласованные транзисторы. Используя те же типичные параметры прибора, что и для ранее проводимого вычисления вых, имеем

BHx~2(5X10-)-f

к 10"+ 1,157 X 10"= 1,167мкСм. (3.26)

Как видно из выражения (3.26), член Kmlhrn обычно определяет величину gBbix и ограничивает достижимое типичное выход-

ное сопротивление схемы токового зеркала величиной, приблизительно равной 1 МОм.

Один из способов уменьшения выходной проводимости заключается в добавлении резисторов последовательно с эмиттерами транзисторов Qi и Q2. Эти резисторы увеличивают действующее значение hib до значения, равного

hh=hib + re. (3.27)

Если сделать сопротивление re очень большим, то член /гь в выражении (3.25) может быть уменьшен до уровня hob. Однако

для типичных коллекторных токов £ очень большим, что требует больших площадей чипа и вызывает погрешность из-за большого падения напряжения на нем.

В простой модификации основной схемы отвода неизменного тока с диодным смещением (фиг. 3.11) в эмиттерную цепь транзистора Q2 включен резистор с относительно малым сопротивлением. Такое включение резистора позволяет схеме отводить исключительно малый неизменный ток, порядка нескольких микроампер. Падение напряжения на резисторе r2 равно разности база-эмиттерных напряжений транзисторов Qi и Q2, или

r2Ib2 = vsei-vbb2- (3.28)

300 мкА re должен быть

Фиг. 3.11. Схема неизменного тока с диодным смещением и резистором в цепи эмиттера.

Поскольку 1е2 ~ 0, величину r2, необходимую для получения тока величиной /о, можно найти из выражения

2 = 1п

Л/о /о •

(3.29)

В качестве примера предположим, что для дифференциального усилительного каскада нам требуется схема неизменного тока величиной 20 мкА. Для получения такого малого тока с помощью схемы фиг. 3.10, а понадобился бы резистор Ri с сопротивлением порядка мегаом, что практически невозможно для интегральных устройств. (Практические соображения ограничивают отношение площадей в выражении (3.22) величиной от 1 до 5.) Основным ограничением здесь является согласованность характеристик и близость расположения двух приборов. Однако если использовать схему, показанную на фиг. 3.11, и установить

h - 1 мА, то требуемое значение Rz будет иметь приемлемую величину 4,9 кОм.

Стабильность рассмотренных основных схем неизменного тока прямо зависит от некоторого напряжения смещения Von-Это напряжение берется обычно от встроенной цепи смещения, стабильной относительно изменений температуры и колебаний напряжения питания. Покажем теперь, как рассчитываются эти разнообразные источники опорного напряжения и как они реализуются с помощью различных цепей смещения.

3.4. ЦЕПИ СМЕЩЕНИЯ

: IB

Фиг. 3.12. Основная конфигурация источника напряжения в виде эмиттерного повторителя; Vqu задается отношением резисторов.

Дуальной по отношению к схеме неизменного тока является схема неизменного напряжения при наличии любых возмущающих воздействий. Важные факторы, учитываемые при создании схем источников напряжения, - колебания температуры и напряжения питания. Третье, не менее важное соображение - это способность схемы сохранять требуемый уровень опорного напряжения в условиях изменяющейся нагрузки. Для обеспечения правильного функционирования схема источника напряжения должна обладать исключительно низким выходным сопротивлением. Соответственно в большинстве аналоговых интегральных схем на интенсивность колебаний напряжения питания и температуры или на изменение нагрузочных условий обращается особое внимание. Обычно при разработке должен быть достигнут некоторый компромисс, которого минимизируется влияние только одного

в результате из этих воздействий.

Одна из наиболее простых схем для поддержания относительно стабильного выходного напряжения при изменениях тока нагрузки представлена на фиг. 3.12. Низкое выходное сопротивление эмиттерного повторителя позволяет поддерживать относительно стабильное выходное напряжение при изменениях нагрузки, представленной в виде Z. Опорное напряжение устанавливается в соответствии с выражением

(3.30)