Warum die zusätzlichen Transistoren in diesem Stromspiegel?

Ich versuche, die ungewöhnliche Stromspiegelschaltung unten zu verstehen. Der von R2 gesteuerte Strom wird auf R1 gespiegelt. Das Merkwürdige an dieser Schaltung ist, dass der Kollektor und die Basis von Q1 nicht direkt wie bei einem normalen Stromspiegel verbunden sind, sondern über zwei als Diode geschaltete Transistoren (Q3 und Q4).

Was ist der Zweck von Q3 und Q4? Das habe ich bei aktuellen Spiegeln noch nicht gesehen. Ich habe mir andere Stromspiegelschaltungen (Wilson-Stromspiegel, Kaskoden-Stromspiegel) angesehen und dies stimmt nicht überein. In LTspice funktioniert diese Spiegelschaltung, aber ich sehe keine Vorteile darin. Es scheint genauso gut zu funktionieren, wenn ich Q3 und Q4 durch einen Draht ersetze.

Diese Schaltung befindet sich in einem Chip, den ich rückentwickle. Der Zwei-Dioden-Stromspiegel erscheint mehrmals, also muss es einen Grund dafür geben, aber ich kann es nicht herausfinden. Irgendwelche Ideen? Hat diese Schaltung einen Namen?

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

(Ignorieren Sie die Teilenummern im Schaltplan.)

Ich nenne es einfach einen "gepufferten Stromspiegel". Sie können jedoch zu Analog Devices gehen und auf dieser Seite auf 11.7 herunterfallen: wiki.analog.com/university/courses/electronics/text/… Sie verwenden einen etwas längeren Namen dafür.
Ich habe diese Schaltung zusammengestellt und die Ausgangsimpedanz steigt mit dem Hinzufügen jedes der Emitterfolger (Q3, Q4). Die Verbesserung mit Diskreten auf einem Steckbrett ist nicht die gleiche, da sie möglicherweise in einem Chip mit viel besserer Übereinstimmung zwischen Q1 und Q2 liegen könnte. Es lohnt sich vielleicht zu untersuchen, welche Auswirkungen die Diskrepanz von Q3/Q4 auf den Betrieb hat, sagen wir, sie aufzuheizen oder noch besser, sie relativ zum Q1/Q2-Paar stark abzukühlen. Aber ich kann die Ausgangsimpedanz aufgrund thermischer Effekte etwas ändern lassen, indem ich einfach entweder Q1 oder Q2 mit einem anderen Teil aus der Box austausche, wenn R2 abgesenkt wird.

Antworten (2)

Q3 und Q4 sind nicht "diodenverbunden".

Sie sind als Emitterfolger angeordnet, um den Fehler zu reduzieren, der sich daraus ergeben würde, dass der Basisstrom für Q1 und Q2 von der durch R2 fließenden Stromreferenz abgeleitet wird.

Die Verstärkung von Q3, Q4 reduziert den erforderlichen Strom um einen Faktor von Hfe**2 (vielleicht 10.000-mal), sodass praktisch der gesamte Strom von R2 durch Q1 fließt, anstatt dass ein Teil davon umgeleitet wird.

Sie bedeuten auch, dass Q1 mit einer höheren Vce arbeitet (zwei Vbe-Abfälle). Dies wirkt sich auf den Strom durch R2 aus, kann aber Q1 in einen besseren Arbeitspunkt bringen.

Eine weitere Verbesserung wäre es, Widerstände in die Emitter von Q1 und Q2 einzubauen. Der Widerstand muss nur um einige Zehntel Volt abfallen, um die Genauigkeit erheblich zu verbessern, indem die Auswirkungen der Fehlanpassung zwischen Q1 und Q2 reduziert werden. Ein Widerstand wie 470 Ohm wäre geeignet.

Inwiefern sind Q3 und Q4 Emitterfolger?
Es hilft, das Bild von der anderen Seite zu betrachten - da es sich um PNPs handelt, ist es mit der Versorgung unten gezeichnet. Das Signal geht in die Basis von Q4, die dann in die Basis von Q3 geht. Der Ausgang des Paares speist die anderen beiden Transistoren.
Ups, ich wusste nicht, dass es sich um PNP handelt.

Diese BJT-Stromspiegelkonfiguration wird auch als "Beta-Helfer" bezeichnet. Falls Sie nach weiteren Informationen suchen müssen.

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