Co to jest bieżące lustro?
Lustro prądowe jest rodzajem konstrukcji obwodu elektrycznego, w którym przepływ prądu w jednej sekcji obwodu jest wykorzystywany do regulacji przepływu prądu w innych sekcjach, dzięki czemu wartość wyjściowa dwóch lub więcej obszarów odzwierciedla się wzajemnie pod względem wartości. Bieżące obwody zwierciadlane są zwykle projektowane z dwubiegunowymi tranzystorami połączeniowymi (BJT), takimi jak tranzystor NPN, w którym podstawa półprzewodnikowa z domieszką dodatnią (domieszkowaną P) jest umieszczona pomiędzy dwiema warstwami krzemu domieszkowanymi ujemnie (domieszkowanymi N). Tranzystory te są specjalnie zaprojektowane do wzmacniania lub przełączania przepływu prądu. W niektórych specyfikacjach prądu zwierciadła, tranzystor NPN może działać jako wzmacniacz odwracającego prądu, który odwraca kierunek prądu lub może regulować zmienny prąd impulsowy poprzez wzmocnienie, aby stworzyć właściwości lustra wyjściowego.
Zastosowanie zwierciadła prądowego tranzystorowego stało się podstawowym składnikiem układów obwodów analogowych i zwykle w obwodzie występuje więcej niż jedno zwierciadło prądowe. Mogą być używane do wytwarzania prądu wyjściowego o znacznie niższym poziomie niż prąd wejściowy lub, w przypadkach, gdy stosowane jest lustro Wilsona, wytwarzają wyższy poziom rezystancji wyjściowej poprzez tworzenie dodatnich pętli sprzężenia zwrotnego w obwodzie. W swojej podstawowej postaci obwód zwierciadła prądowego działa jako forma regulatora prądu, który jest w stanie zrównoważyć wartości prądu wyjściowego niezależnie od obciążenia wejściowego lub poziomów rezystancji w określonym zakresie działania obwodu.
Jednym z powodów, dla których dwubiegunowe tranzystory łączeniowe są używane do projektowania lustrzanego prądu, jest fakt, że emiter bazy lub część PN tranzystora działa niezawodnie jak dioda. Diody regulują zarówno ilość przepływającego prądu, jak i spadek napięcia przewodzenia dla tego prądu. W większości obwodów prąd diody tak ściśle odpowiada prądowi wyjściowemu tranzystorów w zwierciadłach prądowych, że zmniejszenie rezystancji występującej na diodzie można wykorzystać jako dokładne obliczenie do określenia wzrostu spadku napięcia na złączu emitera PN w tranzystory. Oznacza to, że prąd kolektora dla wartości wejściowych na tranzystorach ma również bezpośrednie odbicie lustrzane dla prądów diodowych w tym samym obwodzie.
Aby prąd wyjściowy był stały, jednak w lustrze prądu temperatura wszystkich tranzystorów NPN musi również pozostawać na stałym poziomie. Jest to kontrolowane w projekcie obwodu poprzez fizyczne sklejenie wszystkich obecnych tranzystorów lustrzanych razem lub umieszczenie ich w bliskiej odległości na układzie scalonym (IC), aby miały wspólną temperaturę. Pomimo tego ograniczenia konstrukcyjnego, aktualny wzmacniacz lustrzany lub konfiguracja tonięcia jest wspólna dla wielu obwodów jako forma regulatora, który może być również wykonywany przez rezystory w obwodzie. Wynika to z faktu, że łatwiej jest wytwarzać tranzystory na krzemowej powierzchni układów scalonych niż wytrawiać na nich elementy rezystorów.