Mạch phản chiếu dòng điện là gì? đặc tính và ứng dụng

Mạch điện tửMạch phản chiếu dòng điện, hay còn gọi là current mirror circuit, là một loại mạch điện được sử dụng để tạo ra một dòng điện giống hoặc tương tự như dòng điện tham chiếu đã được xác lập trước. Mạch này thường được sử dụng trong những ứng dụng như quy trình tiến độ khuếch đại, tinh chỉnh và điều khiển tự động hóa và nghiên cứu và phân tích tín hiệu .
Cấu trúc cơ bản của mạch phản chiếu dòng điện gồm có hai hoặc nhiều transistor, trong đó một transistor được sử dụng làm nguồn dòng điện tham chiếu và những transistor khác được liên kết để tạo ra dòng điện tương tự như. Nguyên tắc hoạt động giải trí của mạch này là dựa trên năng lực của transistor trong việc duy trì một tỷ suất dòng điện nhất định giữa những chân của chúng khi được hoạt động giải trí ở vùng tuyệt đối .

Trong mạch phản chiếu dòng điện, transistor tham chiếu được điều chỉnh để tạo ra một dòng điện được xác định. Dòng điện này sau đó được sao chép hoặc phản chiếu bởi các transistor khác trong mạch để tạo ra một dòng điện tương tự hoặc có tỷ lệ xác định. Điều này đảm bảo rằng các transistor trong mạch hoạt động trong cùng một điều kiện và tạo ra các tín hiệu tương tự.

Bạn đang đọc: Mạch phản chiếu dòng điện là gì? đặc tính và ứng dụng

Mạch phản chiếu dòng điện có nhiều ứng dụng trong điện tử, như tạo điện áp tham chiếu không thay đổi, tinh chỉnh và điều khiển biến áp, tạo độ phân giải cao trong quy trình quy đổi tín hiệu, và tạo những mạch bias cho những quá trình khuếch đại. Nó giúp cải thiện độ đáng tin cậy và không thay đổi của mạng lưới hệ thống điện tử và đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được hiệu suất và chất lượng tín hiệu tốt .
Tuy mạch phản chiếu dòng điện có nhiều ưu điểm, nhưng cũng có một số ít hạn chế như độ chính xác bị tác động ảnh hưởng bởi sự không đồng đều trong việc sản xuất transistor và ảnh hưởng tác động của nhiệt độ. Do đó, khi phong cách thiết kế và sử dụng mạch phản chiếu dòng điện, cần xem xét kỹ lưỡng những yếu tố này để đảm

I. Mạch phản chiếu dòng điện là gì?

Current mirror circuit hay còn gọi là mạch phản chiếu dòng điện là một kỹ thuật phổ cập trong phong cách thiết kế nguyên khối IC. Kỹ thuật này được cho phép sao chép dòng điện từ một thiết bị hoạt động giải trí sang một thiết bị khác với tính năng điều khiển và tinh chỉnh dòng điện. Dòng điện chạy qua một thiết bị hoàn toàn có thể được sao chép sang thiết bị khác ở dạng nghịch lưu, giúp điều khiển và tinh chỉnh dòng điện trong một thiết bị trải qua tinh chỉnh và điều khiển dòng điện trong thiết bị khác. Nếu dòng điện của thiết bị tiên phong biến hóa, đầu ra dòng điện của thiết bị khác cũng sẽ biến hóa theo cùng một tỷ suất. Mạch phản chiếu dòng thường được gọi là CCCS
Xem thêm : Mạch đo và những thành phần của mạch đo

II. Đặc tính và sự phụ thuộc của mạch phản chiếu dòng điện

Mạch phản chiếu dòng điện có những đặc tính đáng quan tâm và nhờ vào vào một số ít yếu tố quan trọng. Dưới đây là diễn đạt lại về đặc tính và sự nhờ vào của mạch phản chiếu dòng điện :

1. Độ đúng chuẩn : Hiệu suất của mạch phản chiếu dòng điện phụ thuộc vào vào độ chính xác của transistor được sử dụng và năng lực duy trì tỷ suất dòng điện. Yếu tố này hoàn toàn có thể bị ảnh hưởng tác động bởi sự không đồng đều trong sản xuất transistor và tác động ảnh hưởng của nhiệt độ. Do đó, cần quan tâm đến độ chính xác khi phong cách thiết kế và sử dụng mạch phản chiếu dòng điện .
2. Điện áp tham chiếu : Mạch phản chiếu dòng điện sử dụng transistor tham chiếu để tạo ra một điện áp hoặc dòng điện tham chiếu cố định và thắt chặt. Điện áp này quyết định hành động mức đầu ra của mạch và ảnh hưởng tác động đến hiệu suất và không thay đổi của nó. Chọn một transistor tham chiếu có điện áp tham chiếu tương thích là quan trọng để bảo vệ hoạt động giải trí đúng mực của mạch .
3. Điện áp và dòng điều khiển và tinh chỉnh : Mạch phản chiếu dòng điện nhu yếu một điện áp hoặc dòng điều khiển và tinh chỉnh để kiểm soát và điều chỉnh dòng điện đầu ra. Sự nhờ vào này bảo vệ rằng mạch hoạt động giải trí trong vùng tuyệt đối của transistor và tạo ra dòng điện tương tự như hoặc có tỷ suất xác lập. Điện áp và dòng tinh chỉnh và điều khiển phải được phong cách thiết kế và kiểm soát và điều chỉnh tương thích để đạt được tác dụng mong ước từ mạch phản chiếu dòng điện .
4. Nhiễu và không thay đổi : Mạch phản chiếu dòng điện hoàn toàn có thể bị tác động ảnh hưởng bởi nhiễu và không không thay đổi trong thiên nhiên và môi trường hoạt động giải trí. Nhiễu hoàn toàn có thể Open từ những yếu tố bên ngoài như dao động nhiễu, nhiễu điện từ và dịch chuyển nhiệt độ. Để bảo vệ hoạt động giải trí không thay đổi và giảm thiểu nhiễu, cần vận dụng những giải pháp nâng cấp cải tiến như cung ứng nguồn điện không thay đổi, sử dụng bộ lọc nhiễu và trấn áp nhiệt độ môi trường tự nhiên .
5. Tương thích với tải : Mạch phản chiếu dòng điện cần thích hợp với tải được liên kết với nó. Điều này bảo vệ rằng mạch hoàn toàn có thể cung ứng đủ dòng điện cho tải và không gây ra sự đổi khác lớn trong mức đầu ra khi tải biến hóa. Điện trở tải, điện dung và điện áp tải là những yếu tố cần được xem xét để bảo vệ thích hợp tốt với tải .

Nhìn chung, mạch phản chiếu dòng điện có đặc tính phụ thuộc vào vào độ chính xác, điện áp tham chiếu, điện áp và dòng tinh chỉnh và điều khiển, nhiễu và không thay đổi, cũng như thích hợp với tải. Hiểu rõ những đặc tính này là quan trọng để phong cách thiết kế và sử dụng mạch phản chiếu dòng điện một cách hiệu suất cao và đáng đáng tin cậy .

III. Hạn chế trong mạch phản chiếu dòng điện thực tế

Mạch phản chiếu dòng điện là một mạch đơn thuần nhưng cũng có một số ít hạn chế khi vận dụng vào những ứng dụng thực tiễn, gồm có :

1. Độ đúng chuẩn của mạch nhờ vào vào giá trị những linh phụ kiện điện tử được sử dụng, đặc biệt quan trọng là trở kháng và tụ điện. Sự biến hóa trong giá trị của những linh phụ kiện này hoàn toàn có thể ảnh hưởng tác động đến hiệu suất của mạch phản chiếu .
2. Độ không thay đổi của mạch phụ thuộc vào vào nhiệt độ và điện áp nguồn điện. Sự đổi khác trong nhiệt độ hoặc điện áp nguồn hoàn toàn có thể làm biến hóa giá trị của những linh phụ kiện trong mạch phản chiếu, gây tác động ảnh hưởng đến hiệu suất của mạch .
3. Tần số hoạt động giải trí của mạch phản chiếu có số lượng giới hạn. Mạch phản chiếu dòng điện hoàn toàn có thể hoạt động giải trí ở tần số tương đối thấp, số lượng giới hạn khoanh vùng phạm vi 10H z – 100 kHz, tùy thuộc vào giá trị những linh phụ kiện điện tử được sử dụng .
4. Mạch phản chiếu dòng điện hoàn toàn có thể gây nhiễu đến những mạch khác trong mạng lưới hệ thống. Điều này hoàn toàn có thể xảy ra do sự phân cực của transistor hoặc nhiễu từ thiên nhiên và môi trường bên ngoài .
5. Tùy thuộc vào cấu trúc của mạch phản chiếu dòng điện, mạch này hoàn toàn có thể tiêu tốn một lượng nguồn năng lượng tương đối lớn, làm tăng ngân sách quản lý và vận hành của mạng lưới hệ thống .

IV. Mạch phản chiếu dòng điện sử dụng BJT

Mạch phản chiếu dòng điện sử dụng BJT là một mạch điện tử dùng để tạo ra một tín hiệu dòng điện phản chiếu trên đầu ra của mạch dựa trên tín hiệu điều khiển đầu vào. Mạch này thường được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển dòng điện hoặc để phát hiện và bảo vệ chống quá tải.

Xem thêm: Ukraine cảnh báo đánh chìm các tàu chiến Nga

Mạch phản chiếu dòng điện sử dụng BJT được kiến thiết xây dựng từ một transistor bipola ( BJT ) được liên kết với một điện trở và một nguồn điện. Điện trở được liên kết với đầu ra của mạch và thao tác như một phần tử đo dòng điện .
Tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển nguồn vào được vận dụng vào nguồn vào của mạch, và khi tín hiệu này đổi khác, dòng điện chạy qua transistor BJT cũng sẽ đổi khác tương ứng. Do đó, đầu ra của mạch sẽ tạo ra một tín hiệu phản chiếu dòng điện hoàn toàn có thể được đo bằng điện trở kết nối với đầu ra của mạch .
Mạch phản chiếu dòng điện sử dụng BJT có nhiều ứng dụng trong việc đo dòng điện, tinh chỉnh và điều khiển dòng điện, và bảo vệ chống quá tải. Với phong cách thiết kế đơn thuần và độ đáng tin cậy cao, mạch này đã trở thành một phần quan trọng trong nhiều mạng lưới hệ thống điện tử .

Để hiểu về hoạt động giải trí của mạch, ta cần nắm vững đặc tính của transistor. Ở chính sách tích cực, ta có tỷ số β giữa dòng collector và dòng base, và tỷ số ɑ giữa dòng emitter và dòng collector, với công thức : ɑ = ​ ​ β / ( β + 1 ). Ta hoàn toàn có thể phân phối dòng điện phát không đổi bằng cách nhân dòng điện đó với tỷ suất ɑ không đổi và cung ứng dòng điện thu không đổi. Một diode phân cực thuận được dùng song song với điểm nối cực phát-gốc để phân phối điện áp không đổi cho transistor. Tuy nhiên, dòng điện qua diode hoàn toàn có thể được điều khiển và tinh chỉnh bằng điện trở phân cực. Nếu giảm dòng điện qua diode bằng cách tăng giá trị của điện trở phân cực, điện áp trên diode cũng giảm. Khi giảm điện áp điểm nối base-emitter, dòng điện phát cũng giảm theo tỷ suất tương tự như vì ɑ và β của transistor là không đổi. Bằng cách biến hóa dòng điện qua diode, ta hoàn toàn có thể trấn áp dòng điện phát ra của transistor và đồng thời, dòng điện collector của transistor cũng đổi khác theo tỷ suất tương tự như. Qua quy tắc này, ta hoàn toàn có thể đo dòng phát của transistor vào collector của transistor và điều khiển và tinh chỉnh dòng collector của transistor bằng điện trở phân cực .
Mạch phản chiếu dòng điện được tạo ra bằng cách sử dụng hai transistor T1 và T2 giống nhau và được đặt gần nhau để truyền nhiệt bằng nhau .

T1 và T2 được mắc song song với nhau. Do đó, hai transistor có cùng dòng điện. Vì vậy, cách tốt nhất để xác lập dòng điện đầu ra là cộng dòng điện nút, nơi I REF đang chạy .
Theo định luật Kirchhoff, dòng điện tại collector T1 là :

Iref = Ic + IB1 + IB2

Do đó, khi cả hai transistor thao tác với xô lệch base-collector bằng không, dòng điện base bằng nhau
Dòng điện base của T1 ( IB1 ) = Dòng điện base của T2 ( IB2 ) = Tổng dòng điện base của nút ( IB )

Điện trở đầu ra hữu hạn của transistor đầu ra hoàn toàn có thể được tính bằng công thức dưới đây :

R = VA + VCE / IC

Các điện áp tương thích, nơi V DG = 0 và hành vi nhân bản lúc bấy giờ vẫn hoạt động giải trí trong những điện áp đầu ra thấp nhất, hoàn toàn có thể được thống kê giám sát như thế này :

VCV = VT*ln ((IC / IS) +1)) Trong đó VT là điện áp nhiệt và IS là cường độ dòng điện.

Ví dụ về sao chép ( gần đúng ) dòng từ nhánh có điện trở lớn sang nhánh có điện trở nhỏ :

Trong nghành sản xuất mạch tích hợp, mạch phản chiếu dòng điện có rất nhiều ứng dụng khác nhau. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của mạch này là tạo ra nguồn dòng tiêu chuẩn. Kỹ thuật này được cho phép tạo ra nhiều điểm tham chiếu từ một nguồn duy nhất, giúp đổi khác nguồn dòng điện trải qua những phần khác nhau của mạch .

Việc tạo ra nguồn dòng tiêu chuẩn là rất quan trọng trong thiết kế mạch tích hợp. Khi có một nguồn dòng tiêu chuẩn, ta có thể sử dụng nó để kiểm tra và hiệu chỉnh các thành phần khác trong mạch. Nó cũng giúp đảm bảo rằng mạch hoạt động đúng và ổn định trong nhiều trường hợp khác nhau.

Xem thêm: Tổng đài 1022 Hải Phòng tiếp nhận hơn 4.500 kiến nghị, phản ánh về COVID-19

Ngoài ra, mạch phản chiếu dòng điện cũng được sử dụng để điều khiển và tinh chỉnh tần số hoặc dòng điện trong một số ít ứng dụng khác nhau. Khi điều khiển và tinh chỉnh những thông số kỹ thuật này, ta hoàn toàn có thể bảo vệ rằng mạch hoạt động giải trí theo đúng nhu yếu và phân phối được những nhu yếu của ứng dụng .
Trong tổng quát, mạch phản chiếu dòng điện là một công cụ có ích trong phong cách thiết kế và sản xuất mạch tích hợp, giúp bảo vệ rằng mạch hoạt động giải trí đúng và không thay đổi trong nhiều trường hợp khác nhau .

Source: https://vh2.com.vn
Category : Điện Tử