SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

52 FEKT Vysokého učení technického v Brně6 Proudová zrcadlaBloky, které jsme studovali v předchozí kapitole, nutně vyžadují ke své činnosti zdrojerůzných referenčních proudů a napětí. Víme už, že bez správně nastaveného pracovního bodupopisované bloky nepracují správně, a že toto nastavení přímo může ovlivnit vlastnosti těchtoobvodů, jako jsou spotřeba, rychlost, šumové vlastnosti apod. Je tedy nezbytně nutné věnovatreferenčním obvodům potřebnou pozornost, pochopit jejich principy a naučit se je správněnavrhovat.6.1 Proudová zrcadla – úvodV integrovaných obvodech mají velký význam zapojení zdrojů proudu řízenýmproudem, u kterých se referenční proud, tekoucí v jedné větvi obvodu reprodukuje (zrcadlí)v jeho druhé větvi. Tato zapojení jsou označována jako proudová zrcadla (Current Mirror).Proudová zrcadla se stala významným stavebním prvkem analogových obvodů.Proudová zrcadla se v integrovaných obvodech velmi často používají jako zdrojekonstantního proudu či proudové opakovače, ale také k náhradě vysokoohmových rezistorů.Obvykle se využívá velkého výstupního odporu proudového zdroje při realizaci zatěžovacíhorezistoru zesilovače, takže proudový zdroj má funkci tzv. aktivní zátěže. V porovnánís vysokoohmovými rezistory, vyrobenými difúzí, aktivní zátěže potřebují menší plochu načipu, vykazují i menší parazitní kapacity. Aplikace aktivních zátěží také dovoluje realizovatnízkopříkonové režimy funkčních bloků elektronických obvodů, umožňuje dosažení podstatněvyšších zisků zesilovacích stupňů a konečně u diferenčních zesilovačů dovoluje snadnoukonverzi symetrického výstupu na nesymetrický, čímž je umožněno jednoduché připojenídalších obvodů.Obr. 19 Model ideálního proudového zrcadlaProudové zrcadlo je tedy ve svém principu zdroj proudu řízený proudem. Ideálníproudové zrcadlo zrcadlí proud bez ohledu na jeho směr. Ve skutečnosti proudové zrcadlonení schopno plnit přesně funkci zdroje proudu řízeného proudem. Zesílení může být pouzekladné, výstupní impedance (malosignálová), dynamický rozsah a rychlost má samozřejměkonečnou velikost. Navíc proud tekoucí referenční větví také není „měřen“ (snímán) ideálně(to by vstupní impedance této větve musela být nulová). Referenční větev tvoří, jak vidíme naObr. 20 tranzistory v diodovém zapojení.Obr. 20 Jednoduché proudové zrcadlo (Widlar)