Wat is een huidige spiegel?

Een stroomspiegel is een type elektrisch circuitontwerp waarbij de stroom in één sectie van de schakeling wordt gebruikt om de stroom in andere secties te regelen, zodat de uitvoer van twee of meer gebieden elkaar in waarde spiegelt. Huidige spiegelcircuits worden meestal ontworpen met bi-polaire junctie-transistors (BJT) zoals de NPN-transistor, waarbij een positief gedoteerde (P-gedoteerde) halfgeleiderbasis wordt gesandwiched tussen twee negatief gedoteerde (N-gedoteerde) lagen silicium. Deze transistors zijn specifiek ontworpen om stroom te versterken of te schakelen. In sommige stroomspiegelontwerpspecificaties kan de NPN-transistor fungeren als een inverterende stroomversterker, die de stroomrichting omkeert, of hij kan een variërende pulsstroom door versterking regelen om spiegeleigenschappen te creëren.

Het gebruik van een transistorstroomspiegel is een basiscomponent geworden van analoge circuitontwerpen en meestal is er meer dan één stroomspiegel aanwezig in een circuit. Ze kunnen worden gebruikt om een ​​veel lagere uitgangsstroom te produceren dan wat werd ingevoerd, of, in het geval dat een Wilson-spiegel wordt gebruikt, een verhoogd uitgangsweerstandsniveau produceren door positieve terugkoppellussen in het circuit te creëren. In zijn basisvorm fungeert een stroomspiegelcircuit als een vorm van stroomregelaar die in staat is om uitgangsstroomwaarden te balanceren ongeacht de ingangsbelasting of weerstandsniveaus over een gespecificeerd werkbereik voor het circuit.

Een van de redenen dat bi-polaire junctie-transistors worden gebruikt voor het huidige spiegelontwerp is te wijten aan het feit dat de base-emitter of PN-gedeelte van de transistor betrouwbaar als een diode functioneert. Diodes regelen zowel de hoeveelheid stroom die passeert als de voorwaartse spanningsval voor die stroom. In de meeste circuits komt de diodestroom zo dicht overeen met die van de uitgangsstroom voor transistoren in de stroomspiegels dat het verminderen van de weerstand die een diode ervaart, kan worden gebruikt als een nauwkeurige berekening om de toename in spanningsval over de PN-emitterovergang van de transistors. Dit betekent dat de collectorstroom voor invoerwaarden op de transistoren ook een directe spiegelkwaliteit heeft voor diodestromen binnen hetzelfde circuit.

Wil de uitgangsstroom echter constant zijn in een stroomspiegel, dan moet de temperatuur van alle NPN-transistoren ook op een constant niveau blijven. Dit wordt geregeld in het circuitontwerp door alle huidige spiegeltransistors fysiek aan elkaar te lijmen of ze in dichte nabijheid op een chip met geïntegreerde schakeling (IC) te plaatsen zodat ze een gemeenschappelijke temperatuur delen. Ondanks deze ontwerpbeperking is een stroomspiegelversterker of zinkende configuratie gebruikelijk in veel circuits als een vorm van regulator die ook zou kunnen worden uitgevoerd door weerstanden in het circuit. Dit komt omdat het gemakkelijker is om transistors op het siliciumoppervlak van geïntegreerde schakelingen te fabriceren dan om weerstandscomponenten erop te etsen.