Fuentes de corriente clase 6ª

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Fuentes de corriente clase 6ª

  1. 1. Fuentes de Corriente Las fuentes de corriente, sirven para polarizar circuitos con corrientes constantes, para reemplazar resistencias de cargas o resistencias de polarización de emisor.
  2. 2. El BJT como un diodo.La eficiencia en la fabricación y la facilidad con la que las característicasdel dispositivo se pueden acoplar a menudo son los motivos para el usodel BJT como un diodo en el diseño de IC’s. En la figura se observan dosformas de hacer un diodo, al cortocircuitar dos de sus terminales, o asícomo dejando un terminal sin conectar.Una de las conexiones del diodo másampliamente usada del BJT. La base y elcolector del transistor están conectados;de esta configuración se utiliza la uniónemisor-base como diodo. + V C C Como vemos en el circuito de la izquierda abajo, el colector ( y la base) están conectados a la IR R alimentación Vcc a través de la resistencia R. Esta <Ib tensión positiva polariza la unión base-emisor, y como Ic < Vbc = 0 es menor que el voltaje de corte, el diodo < + colector –base está polarizado inversamente V b e _
  3. 3. En consecuencia, el BJT está en la región activa de conducción. De KVL,obtenemos. Ica = (Vcc – VBE) / RCon VBE = 0,7 V en el modo activo, la corriente IR es una constante y sólodepende de la tensión de alimentación Vcc y la resistencia R.Podemos utilizar la KCL para relacionar IR a las corrientes de transistor.Desde IR = Ic + IB = β.IB + IB se convierte en: IR = (β + 1).IB = [1 + 1/β].IcComo IR es constante y con β>>1, Ic = IR también es constanteFuentes de corriente de polarización o espejo + VC C + V C C C a rg a IR R C a rg a F ig . 1 R Ic 1 < Ic 1 < Ic 2 B Q 1 C a rg a 1 Q 1 < + + > Ib 1 Ib 2 Q 2 < > V c e1 Ic 1 ro V c e 1 + + _ V be2 V be1_ _ _ (c ) 2 (a ) (b )
  4. 4. El circuito de la figura 1(a) es un arreglo típico para la polarización decircuitos integrados. Este y circuitos similares se los llama fuentes decorriente espejo o espejos de corriente y están diseñados para mantener lacorriente IC1 en un valor constante.En la figura 1(a) vemos que Q2 está conectado como diodo como semuestra en la figura 1(b). El circuito de figura 1(c) es la representaciónEquivalente de la fuente de corriente. La resistencia ro es la resistencia desalida de la fuente y refleja el hecho que en la práctica la fuente no es lineal.En particular Q1 y Q2 son transistores idénticos, y R se conserva dentro delos límites impuestos por la fabricación. Como ambos transistores sonidénticos, las corrientes IC1 e IC2 se pueden expresar como: IC1 = αIEeVbe1/VT IC2 = αIEeVbe2/VT (1)Sin tener en cuenta el efecto Early ( ) y las componentes de lascorrientes debidas a la polarización invers del colector. De la ecuación (1)obtenemos: [IC1 / IC2] = e(Vbe1 – Vbe2) /VT (2)La expresión para la KLV de la malla que contiene ambas uniones base-emisor vistas en la figura 1(a) da: VBE1 = VBE2 = VBE (3)
  5. 5. Y consecuentemente, IC1 = IC2 = IC (ecuación 2). Donde β1 = β2 = β de dondetenemos que: IB1 = IB2 = IB.La corriente IR se llama corriente de referencia, y está determinada por laKVL de la relación de la malla que contiene VCC, R, VCE, y solucionando paraIR, da: IR = [VCC – VBE] / R (4)La KCL en el nudo B da: IC + 2IB – IR = 0 (5)Recordando que IC = β.IB y sustituyendo en la ecuación (4) y solucionandola ecuación (5) para IC obtenemos: IC = [β/β+2].IR = [β/β+2].[VCC – VBE/ R] (6)El resultado expresado en la ecuación (6) indica que IC≈ IR y esencialmentees constante sobre un amplio rango de valores de β.Pues β>>1, β/β+2 es virtualmente uno y como ejemplo IC varía sólo el 3%para 50 ≤ β ≤ 200.Nótese que si β>>1, IC2 ≈ IR. Siempre que Q1 este desconectado. Esta es labase de un espejo de corriente: VCC y R colocan el valor de IC” (el objeto) yla conexión de Q1 mostrado en la figura 1(a) hace (la imagen) IC1 = IC2.Resistencia de salida:
  6. 6. Para una operación efectiva del circuito se requiere que Q1 opere en laregión activa-directa. Este hecho se muestra en la característica voltaje-corriente de la fuente de corriente, IC1, contra VCE1, de la figura 2.Para VCE1 < o,3 V, Q1 está saturado y se comporta como la resistencia rCE(sat).En la región activa-directa (VCE > 0,3 V), IC1 permanece Ic 1 P e n d ie n t e 1 / r o Esencialmente constante. El leveIc incremento en IC1 se atribuye al efecto R e g ió n A c t iv a - d ir e c t a Early. La pendiente característica en esta S a t u r a c ió n región es el inverso de la resistencia de V c e1 salida ro de la fuente de corriente. El V c e ( s a t) = 0 ,3 V F ig 2 valor de ro es: r0 = VA / IC (7)Nótese que si el voltaje Early es infinito, la característica voltaje-corrientees la línea punteada en la figura 2 y ro → ∞ (Un circuito abierto). Laoperación del espejo de corriente se basa en parte en el hecho que IC1 = IC2.Una consecuencia adicional del efecto Early es que hace IC1 / IC2 diferentede la unidad. Los valores de operación de
  7. 7. VCE1 y VCE2 en la figura 1(a) pueden diferir significativamente. La correccióndel diodo de Q2 hace que VCE2 = VBE = 0,7 V, mientras los valores típicos deVCE1 están en el rango de 1 a 30 V. Como VCE1 se aumenta, el efecto Earlycausa que IC1 aumente en un factor de IC[1 + VCE1/VA). Porque VCE2 = 0,7 V<<VA, se tiene que IC1 ≈ IC2 y IC2/IC > 1. Para grandes valores de VCE1, IC1/IC2 puedediferir de la unidad en un 20%. Los circuitos que trataremos máas adelantetienen resistencias de salida mayores que las de la ecuación (7).

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