Necessidade de compensação de temperatura do espelho atual

Atualmente, estou aprendendo sobre configurações de espelho atuais. Eu fiz dois deles até agora. Ambos funcionaram como desejado, mas, quando aquecidos ou resfriados, a corrente no lado direito (o lado de onde a saída é retirada) diminuiu ou aumentou significativamente com pequenas diferenças de temperatura.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

$R_{load}$ para ambos os circuitos estava baixo ou em curto para + 10V. Ambos os circuitos foram configurados para refletir a corrente de 500 uA. Todos os transistores foram correspondidos manualmente (eles estão muito próximos um do outro no que diz respeito ao beta).

Sem a degeneração do emissor, ambos os circuitos foram significativamente afetados pela temperatura, especialmente a Fig. A, onde a corrente através de mudou em 100 uA ou mais (1 segundo de aquecimento) quando toquei em Q1 ou Q2 com a ponta do dedo; mas como os transistores Q4 e Q5 foram tocados com uma ponta do dedo, a corrente em mudou em 50 uA (1 segundo de aquecimento também), o que é menor do que no primeiro exemplo, mas ainda é muito.$R_{load1}$$R_{load2}$

Com a degeneração do emissor, ambos os circuitos melhoraram bastante sua estabilidade de temperatura. Por exemplo (o adicionado foi de 1 kOhm) se eu me referir à Fig. B, a corrente através de mudou apenas 10 uA (quando aquecida por aproximadamente 1 segundo), enquanto o resultado com a Fig. A foi um pouco pior.$R_e$$R_{load2}$

Ambos os circuitos são aprimorados à medida que a degeneração do emissor é adicionada ao Q1 / Q2 ou Q3 / Q4. Nos dois exemplos, a corrente no Q1 ou Q3 era aproximadamente constante o tempo todo, mas a corrente no Q2 ou Q5 não era nem perto disso.

• Existe alguma maneira de compensar qualquer um dos circuitos mostrados aqui, devido à variação de temperatura? Eu pensei que o Q5 iria corrigir o erro de variação de temperatura na corrente, mas obviamente não.

Os três passos principais são

a) Use o máximo de degeneração de emissor possível
b) Combine as temperaturas de Q1 e Q2
c) Combine a dissipação de Q1 e Q2

Para (b), no mínimo, cole Q1 e Q2 juntos. Muito melhor é usar um conjunto de transistores monolíticos como o CA3046, que contém 5 transistores feitos no mesmo substrato. Para um par termicamente realmente resistente, o par LM394 'SuperMatch' usa milhares de moldes de transistor conectados como um tabuleiro de xadrez.

Q5 não apenas aumenta a impedância de saída, mas também controla a dissipação no Q4. Jogue com quedas de série na base Q5 ou no emissor para equalizar a partida de dissipação Q3 / 4.

Uma solução um pouco mais complicada, com menos largura de banda, mas com muito mais precisão, é acabar com o Q1 e usar um amplificador operacional para acionar o Q2 para equalizar as quedas de tensão no Re1 / 2. Substituir Q2 por um FET elimina qualquer contribuição da variação beta para a precisão da saída. Então, você só precisa se preocupar com o desvio do Vos do amplificador com a temperatura e os resistores tempco ou Re1 / 2.

Se você deseja manter os dois transistores na mesma temperatura, eles devem ter a mesma dissipação (ou seja, a mesma corrente e a mesma tensão). Isso também suaviza algumas das outras fontes de erro (como tensão inicial). Seu segundo esquema não consegue exatamente isso, pois o Vce de um transistor é maior que o outro. Aqui vamos nós:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Este é um espelho completo de Wilson e o papel do Q3 é derrubar um Vbe para tornar o Vce do Q1 / Q2 igual.

Uma fonte barata de BJTs de dupla correspondência é o DMMT3904 e outros transistores duplos. Eles não são monolíticos; portanto, a correspondência e o rastreamento de temperatura não são tão bons quanto os sofisticados, mas são baratos.

Se você quiser precisão máxima, precisará usar um opamp de baixo deslocamento.

Para obter fontes de corrente correspondentes, use matrizes de transistor como o RCA CA3046 (original). Agora é vendido por Harris ou Intersil. A correspondência corresponde à base de emissor de 5milliVolts, que é cerca de 10%. Para melhor que isso, como você não tem como usar várias faixas de emissor e digitá-las entre si, precisará de resistores de degeneração de emissor.