Espejos de corriente

Espejos de Corriente y Cargas Activas

Algunas de las figuras de esta presentación fueron tomadas de la página de internet de los autores del texto: A.S. Sedra and K.C. Smith, Microelectronic Circuits. New York, NY: Oxford University Press, 1998. Dr. J.E. Rayas Sánchez

1

Polarización en Circuitos Integrados (CIs)
Los circuitos de polarización con muchas resistencias y capacitores soninadecuados para CIs Es mucho más fácil fabricar transistores que resistencias y capacitores en un CI Las características internas de los transistores en un CI pueden igualarse más fácilmente

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2

Transistor Conectado como Diodo
i I S v /V i= e α
T

i v

v

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3

Espejo de Corriente con BJTs
IR = ISe
Vo
VBE ηVT

IR Q1 Q2

IOIO = I S e

VBE ηVT

IO = I R

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4

Fuente de Corriente con BJTs
VR IR Q1 RR Q2 IO Vo

IO = I R
VR − VBE IR = RR

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5

Generadores de Fuentes de Corriente
I REF VCC + VEE − VEB1 − VBE 2 = R

I1 ≈ I REF I 2 ≈ I REF I 3 ≈ 2 I REF I 4 ≈ 3I REF

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6

Efectos de la β en el Espejo de Corriente
IS v IE = e αBE

/ VT

I REF

β I E 2I E = + β +1 β +1 β +2 = IE β +1

I REF IO
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I REF

β 1 = = β + 2 1+ 2 / β

7

Espejo de Corriente con Amplificación de β

I REF IO I REF
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β IE 2I E = + β + 1 ( β + 1) 2

1 1 = ≈ 2 1 + 2 /( β + β ) 1 + 2 / β 2

8

Espejo de Corriente tipo Widlar
IR Q1

IO Q2 RE

VBE1 − VBE 2 − I O RE = 0
IRIO VT ln − VT ln − I O RE = 0 IS IS IR VT ln = I O RE IO

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Efectos del Voltaje Early
 VBE  I = I e I R = I S e 1 +  O S  VA  VO 1+ IO VO VA = ≈1+ I R 1 + VBE VA VA
VBE ηVT VBE ηVT

IR Q1 Q2

IO Vo

 VO  1 +   VA 

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Fuente de Corriente Cascode con BJTs
IR Q3 Q1 Q4 Vo Q2

VC 3 E1 = 2VBE
IO

VC 3 E1 = VBE +VCE 2 = 2VBE VCE 2 = VBE

luego, el efecto Early se minimiza,
IO ≈ I R

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Espejo de Corriente E-MOS
I REF = K1 (VGS − Vt ) 2 I O = K 2 (VGS − Vt ) 2
K2 I O = I REF ( ) K1 1 W µ nCOX   como K =   2 L W2 / L2 ) I O = I REF ( W1 / L1

I O = BI REF
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W2 / L2 B= W1 / L1

12

Fuente de Corriente E-MOS
VR RR M1 1:B IR IO M2 VOI O = BI R

W2 / L2 B= W1 / L1

VR − VGS IR = = K1 (VGS − Vt1 ) 2 RR

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13

Espejo de Corriente E-MOS (cont.)
si W2 / L2 =1 B= W1 / L1

como VDS 2 = VO ≠ VDS 1 = VGS

I O ≈ BI REF
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(efecto de la modulación de la longitud del canal)

14

Espejo de Corriente E-MOS tipo Wilson
Q1 y Q2 forman el espejo de corriente

I REF = I DS 1I O = I DS 3 = I DS 2 VDS 1 = 2VGS
1:B

VDS 2 = VGS I O = BI REF

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Espejo de Corriente tipo Wilson modificada
Q1 y Q2 forman el espejo de corriente (K1 = K4, K2 = K3) I REF = I DS 4 = I DS 1

I O = I DS 3 = I DS 2 VDS 2 = VGS VD 4 S 1 = 2VGS
1:B

VDS 4 = VGS

VDS 1 = VD 4 S 1 − VDS 4 = VGS I O = BI REF

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Espejo deCorriente tipo Cascode
M1 y M2 forman el espejo de corriente (K1 = K3, K2 = K4) I R = I DS 3 = I DS 1

IR M3 M1 1:B

IO 1:B M4 M2

I O = I DS 4 = I DS 2 VDS 1 = VGS VD 3 S 1 = 2VGS VDS 2 = VGS VDS 3 = VGS VD 3 S 1 = VGS + VDS 2 = 2VGS I O = BI REF

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Emisor Común con Carga Activa
VCC Q2 vI vO Q1 IR RR Q3

IC 2 VCC − vO =1+ IR VAP I C 2 = I C1 = I S 1e I S 1evI ηVT vI ηVT

VCC − VEB 3 IR = RR  vO  1 +   VAN 

Para señal pequeña: vo = − g m1 (ro1 || ro 2 ) vi
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  VCC − vO  vO  1 +  = I R 1 +  VAP    VAN  I R + (VCC / VAP ) − I S 1e ( I R / VAP ) + I S 1e
vI ηVT vI ηVT

vO =

/ VAN

18

Emisor Común con Carga Activa (cont)
VCC Q2 vI vO Q1 IR RR Q3

0 si vO < 0  v  ηV  I R + (VCC / VAP ) −...