Che cos'è un mirror corrente?
Un mirror di corrente è un tipo di progettazione di un circuito elettrico in cui il flusso di corrente in una sezione del circuito viene utilizzato per regolare il flusso di corrente in altre sezioni, in modo che l'uscita di due o più regioni si rispecchi reciprocamente in valore. I circuiti a specchio di corrente sono generalmente progettati con transistor di giunzione bipolari (BJT) come il transistor NPN, dove una base di semiconduttore drogata positivamente (drogata con P) è inserita tra due strati di silicio drogati negativamente (drogati con N). Questi transistor sono appositamente progettati per amplificare o commutare il flusso di corrente. In alcune specifiche di progettazione del mirror corrente, il transistor NPN può agire come un amplificatore di corrente invertente, che inverte la direzione corrente, oppure può regolare una corrente di impulso variabile attraverso l'amplificazione per creare proprietà dello specchio di uscita.
L'uso di uno specchio di corrente a transistor è diventato un componente base dei progetti di circuiti analogici e di solito è presente più di uno specchio di corrente all'interno di un circuito. Possono essere utilizzati per produrre una corrente di uscita di livello molto più basso rispetto a quello che è stato immesso o, nei casi in cui viene utilizzato un mirror Wilson, produrre un livello di resistenza di uscita aumentato creando circuiti di feedback positivi nel circuito. Nella sua forma di base, un circuito a specchio di corrente agisce come una forma di regolatore di corrente in grado di bilanciare i valori della corrente di uscita indipendentemente dal carico di ingresso o dai livelli di resistenza in un intervallo di funzionamento specificato per il circuito.
Uno dei motivi per cui i transistor di giunzione bipolari sono utilizzati per l'attuale progettazione dello specchio è dovuto al fatto che l'emettitore di base, o porzione PN, del transistor funziona in modo affidabile come un diodo. I diodi regolano sia la quantità di corrente che passa sia la caduta di tensione diretta per quella corrente. Nella maggior parte dei circuiti, la corrente del diodo si avvicina così strettamente a quella della corrente di uscita per i transistor negli specchi di corrente che la riduzione della resistenza sperimentata da un diodo può essere utilizzata come un calcolo preciso per determinare l'aumento della caduta di tensione attraverso la giunzione dell'emettitore PN del transistori. Ciò significa che la corrente del collettore per i valori di ingresso sui transistor ha anche una qualità di specchio diretta per le correnti dei diodi all'interno dello stesso circuito.
Affinché la corrente di uscita sia costante, tuttavia, in un mirror di corrente, anche la temperatura di tutti i transistor NPN deve rimanere a un livello costante. Questo è controllato nella progettazione del circuito incollando fisicamente tutti i transistor a specchio attuali o posizionandoli in stretta vicinanza su un chip a circuito integrato (IC) in modo che condividano una temperatura comune. Nonostante questa limitazione di progettazione, un amplificatore a specchio corrente o una configurazione di affondamento è comune a molti circuiti come una forma di regolatore che potrebbe anche essere eseguita da resistori nel circuito. Questo perché è più semplice fabbricare transistor sulla superficie del silicio dei circuiti integrati piuttosto che attaccare i componenti del resistore su di essi.