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EEL 7303 – Circuitos Eletrônicos AnalógicosJader A. De Lima UFSC, 2015
Espelhos de Corrente
Prof. Jader A. De Lima
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fonte de corrente ideal
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Espelho de corrente simples com BJT´s
VT
VII
VT
VII
BESE
BESE
222
111
exp
exp
Sendo VBE1 = VBE2 = VBE
e admitindo IS1 = IS2 = IS
IE1 = IE2
Desprezando-se as correntes de base, i.e., IC = IE IO = IREF
Pelo modelo clássico do BJT
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Razão de espelhamento
IO = N IREF
• Q2 possui uma área junção emissor-base N vezes a de Q1
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21111
11
11
2
ECBCE
CREFC
IIIII
III
11
12
222
11 C
CCC
CEC
II
II
III
21
22
REFO
OREFCO
II
IIII
Efeito das correntes de base IB1 e IB2
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Considerando o Efeito Early:
Tensão de Early
mesmo com Q1 e Q2 casados, há errono espelhamento de corrente!
A
BE
A
O
REF
O
VVVV
I
I
1
1
21
1
A
CE
A
CE
REF
O
VVVV
I
I1
2
1
1
21
1
beta finito
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Considerando o Efeito Early:
Tensão de Early
mesmo com Q1 e Q2 casados, há errono espelhamento de corrente!
A
BE
A
O
REF
O
VVVV
I
I
1
1
21
1
A
CE
A
CE
REF
O
VVVV
I
I1
2
1
1
21
1
Efeito Early
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erro 3.1%
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1X 4X
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erro -2.68%
1X 4X
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Múltiplos espelhamentos:
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Fracionamento de corrente:
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Fracionamento de corrente:
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Geração de IREF para espelho PNP
IREF
IREF
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VCC
io
Q1 Q2RIN ROUT
IREF
in
oout
o i 0
vR
i
Resistências de Saída
Espelho de corrente 1:1
2oout rR REF
A
2C
Aout
I
V
I
VR
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INREF
1 1R
I2 11
t
mm
m O
gg
g r
O
inIN
in V =0
VR
i
m1IN 1 o1 2
1 1 1 1= +g + +
R r r r
E1E2
gm1vber1vbe
+
-
B1 C1 B2
ro1 r2
iin
Vin
Resistências de Entrada
VCC
io
Q1 Q2RIN ROUT
IREF
Espelho de corrente 1:1
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2REF
O2
1
1I
I
2REF
O2
1
1I
I
1
I2 C
VCC
CI
CI2CO II
IBIB
IREF
IC=βIB
Espelho de corrente com compensação da corrente de base(Beta helper)
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Opamp 741
beta helper
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Espelho de Corrente a MOSFET´s
• conceito de espelho de corrente pode ser estendido a transistores MOS
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+
vCE2
-
Q2 Q1
IREF
Q3
IO
espelho de corrente Wilson
+ vBE3
-
+ vBE1
-
Q3≡Q2≡Q1
Espelho de corrente com elevada resistência de saída
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• mecanismo de realimentação negativa
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espelho Wilson
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erro - 0.823%
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Espelho de corrente com elevada resistência de saída
espelho de corrente Wilson melhorado
redução efeito Early
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erro 0% !!!
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espelho de corrente auto-polarizado
Espelho de corrente com elevada resistência de saída
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erro – 0.26%
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Espelho de corrente com elevada resistência de saída
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erro – 2.1%
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Espelho de corrente com elevada resistência de saída
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Estágios de elevado ganho de tensão
• utilizam fontes de corrente como carga (carga ativa)
• essenciais na composição de opamps
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• como Q1 e Q2 possuem aproximadamente a mesma corrente depolarização, gm1 ~ gm2 e ro1 ~ ro2
Estágios de elevado ganho de tensão
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Par diferencial com carga ativa
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Topologia convencional do opamp
• 2 estágios de ganho de tensão
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REFERÊNCIAS:
• Fundamentals of Microelectronics, B. Razavi, John Wiley and Sons, 2006
• Microelectronic Circuits, A. Sedra and K. Smith, Oxford university Press, 5th Edition, 2003
• Analysis and Design of Analog Circuits, Gary, Hurst, Lewis and Meyer, 4th Edition, 2001