धारा प्रतिबिंब

धारा प्रतिबिंब एक ऐसा परिपथ होता है जो एक परिपथ को दूसरेसक्रिय उपकरण में धारा को नियंत्रित करके एक सक्रिय उपकरण के माध्यम से विद्युत प्रवाह की प्रतिलिपि बनाने के लिए डिज़ाइन किया जाता है, जो विद्युत भार की परवाह किए बिना निष्पाद धारा को स्थिर रखता है। और कॉपी किया जा रहा धारा हो सकता है, और कभी-कभी, एक अलग संकेतक धारा होता है। वैचारिक रूप से, एक अनुकुल धारा प्रतिबिंब एक आदर्श इनवर्टिंग धारा प्रवर्धक होता है जो धारा निर्देशो को भी उलट देता है। या इसमें एक प्रवर्धक शामिल हो सकता है, इनपुट और प्रक्षेपण चर धारा-नियंत्रित स्रोत (सी सी सी एस) धारा प्रतिबिंब का उपयोग परिपथ को बायस धारा औरसक्रिय भार प्रदान करने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग अधिक यथार्थवादी धारा स्रोत का मॉडल करने के लिए भी किया जा सकता है (चूंकि आदर्श धारा स्रोत मौजूद नहीं हैं)।

यहां शामिल परिपथ टोपोलॉजी वह है। जो कई एकीकृत परिपथ आईसी में दिखाई देती है। यह फॉलोअर (प्रक्षेपण ) ट्रांजिस्टर में उत्सर्जक डिजनरेशन रेसिस्टर के बिना एक विडलर धारा स्रोत है। यह टोपोलॉजी केवल एक आईसी में ही की जा सकती है, क्योंकि संधि बेहद करीब होना चाहिए और यह असतत के साथ प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

एक अन्य टोपोलॉजी विल्सन धारा प्रतिबिंब है। विल्सन दर्पण इस डिजाइन में प्रारंभिक प्रभाव वोल्टेज की समस्या को हल करता है।

धारा प्रतिबिंब को एनालॉग और मिक्स्ड में बड़े पैमाने पर एकीकरण परिपथ में लगाया जाता है।

दर्पण विशेषताएँ

तीन मुख्य विनिर्देश हैं जो धारा दर्पण की विशेषता रखते हैं। पहला स्थानांतरण अनुपात (धारा प्रवर्धक के मामले में) या प्रक्षेपण धारा परिमाण (स्थिर धारा स्रोत सीसीएस के मामले में) है। दूसरा इसका एसी प्रक्षेपण प्रतिरोध है, जो यह निर्धारित करता है कि दर्पण पर लागू वोल्टेज के साथ प्रक्षेपण धारा कितना भिन्न होता है। तीसरा विनिर्देश दर्पण के प्रक्षेपण भाग में न्यूनतम वोल्टेज ड्रॉप है जो इसे ठीक से काम करने के लिए अनिवार्य है। यह न्यूनतम वोल्टेज दर्पण के प्रक्षेपण ट्रांजिस्टर को सक्रिय प्रणाली में रखने की आवश्यकता से निर्धारित होता है। वोल्टेज की क्षेत्रजहां दर्पण काम करता है उसे अनुपालनक्षेत्रकहा जाता है और अच्छे और बुरे व्यवहार के बीच की सीमा को चिह्नित करने वाले वोल्टेज को अनुपालन वोल्टेज कहा जाता है। दर्पण के साथ कई माध्यमिक प्रदर्शन मुद्दे भी हैं, उदाहरण के लिए, तापमान स्थिरता।

व्यावहारिक सन्निकटन

लघु-संकेत विश्लेषण के लिए धारा दर्पण को इसके समकक्ष नॉर्टन के प्रमेय द्वारा अनुमानित किया जा सकता है।

बड़े संकेत हैंड विश्लेषण में, एक धारा प्रतिबिंब आमतौर पर एक आदर्श धारा सोर्स द्वारा अनुमानित किया जाता है। हालांकि, एक आदर्श धारा स्रोत कई मायनों में अवास्तविक है।

• इसमें अनंत एसी प्रतिबाधा है, जबकि एक व्यावहारिक दर्पण में परिमित प्रतिबाधा है।
• यह वोल्टेज की परवाह किए बिना समान धारा प्रदान करता है, अर्थात कोई अनुपालन सीमा की आवश्यकता नहीं है।
• इसकी कोई आवृत्ति सीमा नहीं है, जबकि एक वास्तविक दर्पण में ट्रांजिस्टर के परजीवी क्षमता के कारण सीमाएं होती हैं
• आदर्श स्रोत में हलचल जैसे वास्तविक क्षेत्र के प्रभावों के प्रति कोई संवेदनशीलता नहीं है। जैसे बिजली आपूर्ति में वोल्टेज भिन्नता और घटक में सहनशीलता।

धारा दर्पणों परिपथ का प्रत्यक्षीकरण

मूल कल्पना

एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का उपयोग सबसे सरल धारा-टू-धारा कन्वर्टर के रूप में किया जा सकता है, लेकिन इसका स्थानान्तरण अनुपात तापमान भिन्नता, β (बीटा) टॉलरेंस आदि पर अत्यधिक निर्भर करेगा। इन अवांछित गड़बड़ी को खत्म करने के लिए, एक धारा प्रतिबिंब दो कैस्केड धारा-टू-वोल्टेज से बना होता है। और वोल्टेज-टू-धारा कन्वर्टर्स समान परिस्थितियों में रखे गए हैं और विपरीत विशेषताओं वाले हैं। उनका रैखिक होना अनिवार्य नहीं है, केवल उनकी विशेषताओं को दर्पण की तरह होना आवश्यकता है (उदाहरण के लिए, नीचे बी जी टी और धारा दर्पण में, वे लघुगणक और घातीय हैं)। आमतौर पर, दो समान कन्वर्टर्स का उपयोग किया जाता है, लेकिन पहले वाले की विशेषता नकारात्मक प्रतिक्रिया को लागू करके उलट जाती है। इस प्रकार एक धारा प्रतिबिंब में दो कैस्केड समान कन्वर्टर्स होते हैं ,पहला - उल्टा और दूसरा - डायरेक्ट।

File:Simple bipolar mirror.svg

चित्रा 1: सन्दर्भ धारा I सेट करने के लिए एक प्रतिरोधी का उपयोग कर एनपीएन द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के साथ लागू एक धारा दर्पण_REF; में_CC एक सकारात्मक वोल्टेज है।

बेसिक BJT धारा प्रतिबिंब

यदि इनपुट मात्रा के रूप में (BJT) बी जी टी बेस-उत्सर्जक संधि पर एक वोल्टेज लागू किया जाता है और संग्राहकधारा को प्रक्षेपण मात्रा के रूप में लिया जाता है, तो ट्रांजिस्टर एक घातीय वोल्टेज-से-धारा कनवर्टर के रूप में कार्य करेगा। एक नकारात्मक प्रतिक्रिया लागू करके बस आधार और संग्राहकको मिलाकर ट्रांजिस्टर को उलटा किया जा सकता है और यह विपरीत लघुगणकीय धारा-टू-वोल्टेज कनवर्टर के रूप में कार्य करना शुरू कर देगा, अब यह प्रक्षेपण बेस-उत्सर्जक वोल्टेज को समायोजित करेगा ताकि लागू इनपुट संग्राहकधारा को पास किया जा सके।

सरलतम द्विध्रुवी दर्पण चित्र 1 में दिखाया गया है, इस कल्पना को लागू करता है। इसमें दो कैस्केड ट्रांजिस्टर चरण होते हैं जो एक उलट और प्रत्यक्ष वोल्टेज-टू-धारा कन्वर्टर्स के रूप में कार्य करते हैं। ट्रांजिस्टर Q1 का उत्सर्जक जमीन से जुड़ा होता है। इसका संग्रहकर्ता-बेस वोल्टेज शून्य है जैसा कि दिखाया गया है।

नतीजतन, Q1 के पार वोल्टेज ड्रॉप (VBE) वी बी इ है, यानी यह वोल्टेज डायोड नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है और Q1 को डायोड कनेक्टेड कहा जाता है। एबर्स-मोल मॉडल में देखेंते  है एक साधारण डायोड के बजाय परिपथ में Q1 का होना महत्वपूर्ण है, क्योंकि Q1 ट्रांजिस्टर Q2 के लिए (VBE) वी बी इ सेट करता है। यदि Q1 और Q2 का मेल किया जाता है, अर्थात, काफी हद तक समान उपकरण गुण हैं, और यदि दर्पण प्रक्षेपण वोल्टेज को चुना जाता है, तो Q2 का संग्रहकर्ता-बेस वोल्टेज भी शून्य है, तो Q1 द्वारा निर्धारित VBE-मान एक उत्सर्जक धारा में परिणाम देता है। मेल किए गए Q2 में जो Q1 में उत्सर्जक धारा के समान है [उद्धरण वांछित] क्यूंकि क्यू1 और क्यू2 संधि कर रहे हैं, उनके β0-मान भी सहमत होते हैं, जिससे प्रतिबिंब प्रक्षेपण धारा Q1 के संग्राहकधारा के समान होता है।

मनमाना संग्रहकर्ता-बेस विपरीत बायस के लिए दर्पण द्वारा दिया गया धारा वीसीबी (VCB) द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर द्वारा दिया जाता है।

$I_{\text{C}}=I_{\text{S}}\left(e^{\frac {V_{\text{BE}}}{V_{\text{T}}}}-1\right)\left(1+{\frac {V_{\text{CE}}}{V_{\text{A}}}}\right),$

जहां आईएस रिवर्स संतृप्‍तिकरण धारा या स्केल धारा है, वीटी v_T,, थर्मल वोल्टेज, और वीए v_A, प्रारंभिक वोल्टेज। यह धारा सन्दर्भ धारा (आई आर इ एफ) I_ref से संबंधित है जब प्रक्षेपण ट्रांजिस्टर (वी  सी बी) VCB = 0 V द्वारा

$I_{\text{ref}}=I_{C}\left(1+{\frac {2}{\beta _{0}}}\right),$

जैसा कि Q1 के संग्राहक नोड पर किरचॉफ के धारा नियम का उपयोग करते हुए पाया गया है

$I_{\text{ref}}=I_{C}+I_{B1}+I_{B2}\ .$

संदर्भ धारा संग्राहक धारा को Q1 और बेस धारा दोनों ट्रांजिस्टर को सप्लाई करता है - जब दोनों ट्रांजिस्टर में शून्य आधार-संग्राहकअभिनति पूर्वाग्रह होता है, तो दो आधार धाराओ के बराबर होती हैं, I_B1 = मैं_B2 = मैं_B.

$I_{\text{ref}}=I_{C}+I_{B}+I_{B}=I_{C}+2I_{B}=I_{C}\left(1+{\frac {2}{\beta _{0}}}\right),$

पैरामीटर β0 ट्रांजिस्टर β-मान के लिए है V_CB = 0 वी।

प्रक्षेपण प्रतिरोध

यदि प्रक्षेपण ट्रांजिस्टर Q2 में VBC शून्य से अधिक है, तो Q2 में संग्राहकधारा प्रारंभिक प्रभाव के कारण Q1 की तुलना में  व्यापक होगा। दूसरे शब्दों में, दर्पण में प्रक्षेपण ट्रांजिस्टर के (आरओ) r द्वारा दिया गया एक परिमित प्रक्षेपण (या नॉर्टन) प्रतिरोध होता है, अर्थात्,

$R_{N}=r_{o}={\frac {V_{A}+V_{CE}}{I_{C}}}\ ,$

जहां वी_Aप्रारंभिक वोल्टेज है; और वी_CE, प्रक्षेपण ट्रांजिस्टर का संग्रहकर्ता-टू-उत्सर्जक वोल्टेज।

अनुपालन वोल्टेज

प्रक्षेपण ट्रांजिस्टर को सक्रिय रखने के लिए, V_CB0 वी। इसका मतलब है कि सबसे कम प्रक्षेपण वोल्टेज जिसके परिणामस्वरूप सही दर्पण व्यवहार होता है, अनुपालन वोल्टेज, वी है_OUT= वी_CV= वी_BEप्रक्षेपण धारा स्तर I . पर प्रक्षेपण ट्रांजिस्टर के साथ पूर्वाग्रह स्थितियों के तहत_Cऔर V . के साथ_CB= 0 वी या, ऊपर आई-वी संबंध को उलटना:

$V_{CV}=V_{T}\ln \left({\frac {I_{C}}{I_{S}}}+1\right),$

जहां VA (वीए) प्रारंभिक वोल्टेज है, और वीसीई, और प्रक्षेपण ट्रांजिस्टर का संग्राहक-टू- उत्सर्जक वोल्टेज है

विस्तार और जटिलताएं

जब Q2 में VCB> 0 V होता है, तो ट्रांजिस्टर का मेल नहीं होता है। विशेष रूप से, उनके β-मान प्रारंभिक प्रभाव के कारण भिन्न होते हैं

$\begin{array}{rl}{\mathrm{\beta <!--\; \beta \; -->}}_1& \end{array}$