Después de consultar con expertos en la materia, programadores de diversas ramas y maestros dimos con la solución al problema y la compartimos en este post.
Solución:
¡No entiendo las fuentes actuales! Las baterías son fuentes de voltaje, pero ¿cómo se implementa realmente una fuente de corriente?
Aquí hay un circuito fuente de corriente que usa un amplificador operacional: –
Este tipo de fuente de corriente se basa en la aplicación de Vset a la entrada no inversora del amplificador operacional. Debido a que el amplificador operacional tiene una ganancia masiva de bucle abierto, se puede pensar razonablemente que la entrada inversora tiene el mismo voltaje que la entrada no inversora. El amplificador operacional logra esto con retroalimentación negativa: su salida impulsa un transistor hasta que el voltaje en Rset es igual a Vin. Por lo tanto, la corriente que sale del colector es: –
I = $dfracVsetRset$
Hay muchos más tipos de fuentes de corriente que producen resultados similares PERO la resistencia de carga tiene que estar dentro de un rango limitado. Cero ohmios está bien, pero tratar de empujar 1 mA a través de una resistencia de 10k en un suministro de 5V no funcionará.
En su imagen, Iref puede provenir de cualquier lugar: una señal externa o una resistencia conectada a una fuente de alimentación; la corriente Iref se calcula fácilmente porque M1 actúa como una baja impedancia con una caída de voltaje; es mejor mirar el equivalente Circuito BJT porque la caída de voltaje es claramente “0.7V” cuando la base está unida al colector.
La implementación de este espejo actual se basa en el hecho de que VDD es constante, la resistencia tiene un valor conocido y VSG tendrá un punto de trabajo constante que puede recuperar de la hoja de datos (o mediante experimentación).
Sabiendo VDD y VSG son constantes, puede calcular la corriente en la rama izquierda con la ley de Ohm. Entonces, si ambos transistores coinciden estrechamente, las corrientes en ambas ramas serán idénticas. Tenga en cuenta que haga lo que haga en la rama derecha, no hay forma de que pueda influir en la corriente en la rama izquierda.
En algún momento, si desea tener una fuente de corriente fija en uA, necesita una fuente de voltaje o corriente primaria. El espejo (como su nombre lo indica) solo refleja una corriente conocida (tal vez más alta o más baja si conecta transistores en paralelo (cambia la geometría del transistor) o introduce una o más resistencias de emisor, entonces más como un espejo de aumento).
En un IC (y en el exterior) puede servir todo tipo de fuentes de corriente diferentes con una sola corriente de referencia utilizando espejos ponderados y similares, pero aún necesita esa corriente. Algunos circuitos integrados llevan ese nodo a un pin, y conecta una resistencia a Vcc o lo que sea, de modo que todos los espejos actuales en el chip se escalan según esa corriente (que es más o menos estable si Vcc >> 0.6V).
Una referencia de voltaje y una resistencia son un tipo de corriente de referencia (aunque tenga en cuenta que el voltaje de una entrada de espejo de corriente no es cero y cambia a aproximadamente -2 mV/°C, por lo que no será estable con los cambios de temperatura a menos que la referencia de voltaje utiliza tiene una característica coincidente).
Una forma de obtener una referencia de voltaje es hacer una referencia de banda prohibida, que naturalmente es de aproximadamente 1,25 V, pero se puede amplificar al voltaje que desee.
Un IC que vale la pena estudiar es el TI (nee Burr-Brown) REF200, que tiene un esquema representativo suministrado en la hoja de datos. Tiene dos fuentes/sumideros de corriente de dos terminales de 100 uA +/- 0,5 % y un espejo de corriente de precisión (espejo de corriente Wilson completo con resistencias de degeneración de emisor). Consulte también AB165, que cubre una amplia gama de fuentes de corriente.
IMPLEMENTACIÓN Y APLICACIONES DE FUENTES DE CORRIENTE Y RECEPTORES DE CORRIENTE
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