Was ist ein aktueller Spiegel?

Ein Stromspiegel ist eine Art von elektrischem Schaltungsdesign, bei dem der Stromfluss in einem Abschnitt der Schaltung verwendet wird, um den Stromfluss in anderen Abschnitten zu regulieren, so dass die Ausgabe von zwei oder mehr Regionen sich im Wert spiegeln. Stromspiegelschaltungen werden normalerweise mit bipolaren Sperrschichttransistoren (BJT) wie dem NPN-Transistor entworfen, bei denen eine positiv dotierte (P-dotierte) Halbleiterbasis zwischen zwei negativ dotierten (N-dotierten) Siliziumschichten eingebettet ist. Diese Transistoren wurden speziell entwickelt, um den Stromfluss zu verstärken oder zu schalten. In einigen Stromspiegel-Designspezifikationen kann der NPN-Transistor als invertierender Stromverstärker wirken, der die Stromrichtung umkehrt, oder er kann einen variierenden Pulsstrom durch Verstärkung regulieren, um Ausgangsspiegeleigenschaften zu erzeugen.

Die Verwendung eines Transistor-Stromspiegels ist zu einem grundlegenden Bestandteil analoger Schaltungsdesigns geworden und normalerweise ist mehr als ein Stromspiegel innerhalb einer Schaltung vorhanden. Sie können verwendet werden, um einen viel niedrigeren Ausgangsstrom als den eingegebenen zu erzeugen, oder, in Fällen, in denen ein Wilson-Spiegel verwendet wird, einen erhöhten Ausgangswiderstandspegel zu erzeugen, indem positive Rückkopplungsschleifen in der Schaltung erzeugt werden. In seiner Grundform fungiert eine Stromspiegelschaltung als eine Form eines Stromreglers, der in der Lage ist, die Ausgangsstromwerte unabhängig von der Eingangslast oder den Widerstandspegeln über einen bestimmten Betriebsbereich der Schaltung auszugleichen.

Einer der Gründe, warum bipolare Sperrschichttransistoren für das Stromspiegeldesign verwendet werden, liegt in der Tatsache, dass der Basis-Emitter- oder PN-Anteil des Transistors zuverlässig wie eine Diode funktioniert. Dioden regulieren sowohl die durchgelassene Strommenge als auch den Durchlassspannungsabfall für diesen Strom. In den meisten Schaltungen stimmt der Diodenstrom so genau mit dem Ausgangsstrom für Transistoren in den Stromspiegeln überein, dass die Verringerung des Widerstands, den eine Diode erfährt, als genaue Berechnung verwendet werden kann, um den Anstieg des Spannungsabfalls am PN-Emitterübergang des . zu bestimmen Transistoren. Damit hat der Kollektorstrom für Eingangswerte an den Transistoren auch eine direkte Spiegelqualität für Diodenströme innerhalb derselben Schaltung.

Damit der Ausgangsstrom jedoch in einem Stromspiegel konstant ist, muss auch die Temperatur aller NPN-Transistoren auf einem konstanten Niveau bleiben. Dies wird beim Schaltungsdesign gesteuert, indem alle Stromspiegeltransistoren physisch zusammengeklebt oder in unmittelbarer Nähe auf einem integrierten Schaltungschip (IC) platziert werden, so dass sie eine gemeinsame Temperatur haben. Trotz dieser konstruktiven Einschränkung ist vielen Schaltungen ein Stromspiegelverstärker oder eine Stromsenkenkonfiguration als eine Form von Regler gemeinsam, die auch durch Widerstände in der Schaltung ausgeführt werden könnten. Dies liegt daran, dass es einfacher ist, Transistoren auf der Siliziumoberfläche integrierter Schaltungen herzustellen, als Widerstandskomponenten darauf zu ätzen.