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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