Токовое зеркало: второй транзистор повторяет ток первого

Два одинаковых транзистора с общей базой. Первый включён диодом: коллектор соединён с базой, и ток через него задаёт резистор. Второй видит то же напряжение база-эмиттер — значит, пропускает тот же ток, какой бы ни была его нагрузка. Этим приёмом внутри микросхем раздают одинаковые токи десяткам каскадов — резисторов там почти нет.

Что на схеме

Прочее

• an-dc — ps, 12 В
• an-resistor — rs, 10000 Ом
• an-npn — q1
• an-npn — q2
• an-ammeter — am
• an-resistor — rl, 4700 Ом
• an-gnd — gnd

Как соединено

Соединений на схеме: 10. Цепь считается от общей точки — земли: потенциалы всех узлов отсчитываются от неё. Направление тока задаёт полярность деталей, и у диода, электролита и транзистора она своя: перепутать выводы здесь значит получить другую схему, а не ту же самую наоборот.

Что попробовать

1. Прежде чем запускать, ответьте на вопрос: ток левого транзистора — (12 − 0,6) ÷ 10 кОм.
2. Запустите и поменяйте нагрузку правого транзистора: 1 кОм, 2,2 кОм, 4,7 кОм. Ток почти не меняется — это и есть источник тока.
3. Поставьте нагрузку 22 кОм: транзистору не хватит напряжения, он уйдёт в насыщение, и зеркало перестанет работать.

Что модель считает, а что нет

Схема считается во времени: каждый шаг — двадцать микросекунд, и заряд конденсатора, ток в катушке и состояние перехода переходят из шага в шаг. Отсюда берутся кривая заряда, форма выпрямленного напряжения и пульсации после фильтра — их нельзя получить расчётом установившегося режима.

Полупроводники описаны уравнениями, а не таблицами: диод — формулой Шокли, биполярный транзистор — моделью Эберса-Молла с поправкой Эрли, полевой — квадратичной. Поэтому падение на диоде растёт с током, а режимы транзистора получаются сами, а не задаются. Не считаются нагрев деталей и его влияние на параметры, ёмкости переходов и всё, что происходит выше единиц мегагерц.

Смотрите также

• Закон Ома: ток, который можно посчитать заранее — Источник, резистор и амперметр — всё. Прежде чем нажимать «Запустить», посчитайте: двенадцать вольт делить на тысячу ом…
• Перегрузка: почему у резистора есть мощность — Тот же закон Ома, но резистор взят на сто ом. Ток вырос до 120 мА, и на четвертьваттном резисторе рассеивается полтора в…
• Последовательное соединение: сопротивления складываются — При последовательном включении через все резисторы идёт один и тот же ток, а напряжения на них складываются: R = R₁ + R₂…
• Параллельное соединение: складываются проводимости — При параллельном включении на всех резисторах одно напряжение, а токи складываются: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂. Для двух резистор…
• Смешанное соединение: считаем от дальнего конца — Схему разбирают с конца: сначала складывают параллельные ветви, потом последовательные. Здесь R₂ ∥ R₃ = 1000·1000/2000 =…
• Первый закон Кирхгофа: сколько втекло, столько и вытекло — В любом узле сумма втекающих токов равна сумме вытекающих: ΣI = 0. Здесь ток источника разветвляется на три: I = I₁ + I₂…

← Все примеры галереи