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Modus Operandi Circuitone con Transistori

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[11] Re: Modus Operandi Circuitone con Transistori

Messaggioda Foto Utentegill90 » 15 apr 2015, 22:21

Allora, partendo da
I_{ref}=I_{C1}+I_{B1}+I_{B2}
puoi scrivere che, tenendo conto dell'effetto Early, per un generico BJT hai:
I_{C}=\beta_0\left( \frac{V_{ce}}{V_A}+1\right)I_B
con ovvie notazioni.
A questo punto supponi di avere 2 transistor come in figura: puoi scrivere
I_{C1}=\beta_0\left( \frac{V_{be}}{V_A}+1\right)I_{B1}
I_{C2}=\beta_0\left( \frac{V_{ce2}}{V_A}+1\right)I_{B2}

Sstituendo nella prima equazione stilata, ottieni:
I_{ref}=I_{C1}+\frac{I_{C1}}{\beta_0\left( \frac{V_{be}}{V_A}+1\right)}+\frac{I_{C2}}{\beta_0\left( \frac{V_{ce2}}{V_A}+1\right)}
Ok, a questo punto ti serve sapere in che relazione stanno I_{C1} e I_{C2}. Se hai due transistor con area di emettitore diversa, puoi porre per comodità che il secondo abbia una corrente scalata di un certo fattore rispetto al primo e dipendente dal rapporto tra le due aree \Delta A: poiché la tensione di base è la medesima, e sapendo che generalmente per un BJT in diretta hai I_C\approx I_se^{\frac{V_{be}}{V_{th}}}\left( \frac{V_{ce}}{V_A}+1\right), puoi scrivere nei due casi
I_{C1}\approx I_{s1}e^{\frac{V_{be1}}{V_{th}}}\left( \frac{V_{ce1}}{V_A}+1\right)=I_{s1}e^{\frac{V_{be}}{V_{th}}}\left( \frac{V_{be}}{V_A}+1\right)
I_{C2}\approx I_{s2}e^{\frac{V_{be2}}{V_{th}}}\left( \frac{V_{ce2}}{V_A}+1\right)=I_{s1}\Delta Ae^{\frac{V_{be}}{V_{th}}}\left( \frac{V_{ce2}}{V_A}+1\right)
Il cui rapporto è
\frac{I_{C1}}{I_{C2}}=\frac{1}{\Delta A}\frac{1+\frac{V_{be}}{V_A}}{1+\frac{V_{ce2}}{V_A}}
A questo punto sostituisce nell'equazione di I_{ref} sopra la quantità I_{C2}=I_{C1}\Delta A\frac{1+\frac{V_{ce2}}{V_A}}{1+\frac{V_{be}}{V_A}} e ottieni:
I_{ref}=I_{C1}+\frac{I_{C1}}{\beta_0\left( \frac{V_{be}}{V_A}+1\right)}+\frac{\Delta AI_{C1}}{\beta_0\left( \frac{V_{be}}{V_A}+1\right)}=\frac{\beta_0\left( \frac{V_{be}}{V_A}+1\right) + 1 + \Delta A}{\beta_0\left( \frac{V_{be}}{V_A}+1\right)}I_{C1}
Da cui, dividendo numeratore e denominatore per \beta_0, si ottiene:

I_{ref}=\frac{\left( \frac{V_{be}}{V_A}+1\right) + \frac{1+\Delta A}{\beta_0}}{\left( \frac{V_{be}}{V_A}+1\right)}I_{C1}

Però noi cerchiamo I_{C2}=I_{out}, per cui stavolta operiamo la sostituzione I_{C1}=\frac{I_{C2}}{\Delta A}\frac{1+\frac{V_{be}}{V_A}}{1+\frac{V_{ce2}}{V_A}} (ottenuta dal rapporto precedentemente indicato) e ricaviamo:

I_{ref}=\frac{\left( \frac{V_{be}}{V_A}+1\right) + \frac{1+\Delta A}{\beta_0}}{\Delta A\left( \frac{V_{ce2}}{V_A}+1\right)}I_{out}

A questo punto esprimiamo I_{out} in funzione di I_{ref} arroccando i due membri, e otteniamo alla fine

I_{out}=\frac{\Delta A \left( \frac{V_{ce2}}{V_A}+1\right)}{\left( \frac{V_{be}}{V_A}+1\right)+\frac{1+\Delta A}{\beta_0}}I_{ref}

Dove ricordando che \Delta A = \frac{A_{E2}}{A_{E1}} ottieni esattamente la formula da te indicata.
Questa espressione è più rigorosa in quanto tiene conto anche del rapporto di aree di emettitore e dell'effetto Early. In ogni caso con le sole LKC non riesci a risalire a questo risultato in quanto manca qualunque riferimento alle tensioni, occorre tirarle in ballo in qualche modo per ricavarne qualcosa, non bastano solo le correnti. In particolare, il grande vantaggio in questa tipologia di circuito è avere la stessa tensione tra base ed emettitore per entrambi i transistor, e questa condizione deve tradursi per forza in un seguito per mezzo dell'equazione costitutiva I_C\approx I_se^{\frac{V_{be}}{V_{th}}}\left( \frac{V_{ce}}{V_A}+1\right) relativa ad un BJT in diretta.
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[12] Re: Modus Operandi Circuitone con Transistori

Messaggioda Foto Utente001101 » 17 apr 2015, 17:13

Ti ringrazio gill per la risposta davvero esaustiva.
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[13] Re: Modus Operandi Circuitone con Transistori

Messaggioda Foto Utentegill90 » 17 apr 2015, 17:25

Sempre a disposizione! :ok:
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