Surse de Curent cu Tranzistoare Bipolare

1. Introducere

Sursele de curent realizate cu tranzistoare au ajuns să lie utilizate atât ca elemente de polarizare cât şi ca

sarcini pentru etajele de amplificare. Utilizarea surselor de curent pentru polarizare duce la creşterea insensibilităţii

circuitului faţă de variaţiile surselor de alimentare şi ale temperaturii. În ceea ce priveşte aria de pe cip necesară

pentru a se realiza o valoare dată a curentului de polarizare, suresele cu tranzistoare sunt mai ieftine în particular

atunci când valoarea necesară a curentului de polarizare este mică. Utilizarea surselor de curent cu sarcină în

amplificatoarele cu tranzistoare, duce – datorită rezistenţei de iesire de valoare mare pe care acestea o ofera– la

obţinerea de câştiguri în tensiune mari pentru valori mici ale tensiunii surselor de alimentare.

2. Surse de curent

2.1 Sursa de curent simplă

Cea mai simplă formă a sursei de curent – vezi fig. 1 – constă dintr-un rezistor şi două tranzistoare.

Tranzistorul Q1 este conectat ca diodă, forţându-se astfel o valoare nulă pentru tensiunea colector-bază. În

acest fel, la joncţiunea colector-bază nu există injecţie (deoarece nu este polarizată) şi tranzistorul se

comportă ca şi cum ar fi regiunea activă directă. În continuare vom neglija curenţii reziduali ai joncţiunilor

şi vom presupune ca tranzistoarele sunt identice şi că rezistenţa de ieşire a tranzistorului Q2 este infinită.

Deoarece tranzistoarele Q1 şi Q2 au aceeaşi tensiune bază-emitor curenţii lor de colector sunt egali

IC1=IC2 (1)

Scriind suma curenţilor în colectorul tranzistorului Q1 se abţine

1

2 2C 0

ref C

F

I I I

b

- - = deci 1 1 2 2

ref

C C

F

I

I I

b

= =

+

(2)

Dacă βF este mare, curentul de colector al tranzistorului Q2 este practic egal cu curentul de referinţă

( )

2

CC BE on

C ref

V V

I I

R

-

» = (3)

Fig.1 O sursă de curent simplă, cu două tranzistoare

Rezultă că în cazul a două tranzistoare Q1, Q2 identice curenţii de ieşire şi de referinţă sunt egali. De fapt

nu este necesar ca tranzistoarele să fie identice. Ariile de emitor ale lui Q1 şi Q2 pot să fie făcute diferite, fapt care

determină ca şi valorile curentului IS pentru cele două tranzistoare să fie diferite; în acest caz valorile celor doi

curenţi de colector, IC1 şi IC2, nu vor mai fi egale ci se vor afla într-un raport constant. Cum acest raport poate să fie

supraunitar sau subunitar, rezultă că plecând de la o valoare dată a curentului de referinţă se poate obţine orice

valoare se doreşte pentru curentul de ieşire. Totuşi rapoartele de arii mai mari ca, aproximativ, 5:1 duc la un consum

2

mare de arie, din cauza suprafeţei ocupate de către cel mai mare dintre cele două tranzistoare. Din această cauză

penrtu generarea unor rapoarte mari de curenţi se preferă alte metode care se vor discuta în secţiunile următoare.

Deoarece curentul de intrare este reflectat la ieşire, acest circuit este deseori denumit “oglindă de curent”.

Unul din cele mai importante aspecte legete de funcţionarea unei surse de curent este dat de modificarea

curentului sursei de curent la variaţiile de tensiune de pe terminalul de ieşire. Această modificare este caracterizată

de rezistenţa de ieşire de semnal mic a sursei de curent. Importanţa acestui parametru este pusă în evidenţă, se

exemplu, de faptul că atât raportul de rejecţie a modului comun al unui amplificator diferenţial cât şi câştigul unui

circuit cu sarcină activă depind în mod direct de valoarea sa.

În scrierea relaţiei (1) am presupus independenţa curenţilor de colector ai celor două tranzistoare de

tensiunile lor colector-emitor. În realitate, curentul de colector creşte uşor odată cu creşterea tensiunii colectoremitor

(vezi fig.2).

Figura 2