Calculadora de Espejo de Corriente
Calcula corrientes de referencia y salida de espejos de corriente BJT y MOSFET simples y de Wilson.
Fórmula
Cómo Funciona
La calculadora de espejo de corriente calcula las corrientes de referencia y salida para redes de polarización de precisión, algo esencial para el diseño de circuitos integrados analógicos, las fuentes de corriente y las cargas activas. Los diseñadores de circuitos integrados, los ingenieros analógicos y los especialistas en instrumentación utilizan espejos de corriente para replicar una corriente de referencia con gran precisión. Según Horowitz & Hill «Art of Electronics» (tercera edición, cap. 2), un espejo de corriente BJT básico logra una correspondencia del 1 al 5% entre las corrientes de referencia y de salida cuando los transistores están acoplados térmicamente. El espejo simple tiene una impedancia de salida r_o = vA/ic (voltaje temprano/corriente de colector), normalmente de 50 kΩ a 500 kΩ. Los espejos Wilson y Cascode mejoran la impedancia de salida entre 10 y 100 veces. Los espejos MOSFET logran un rendimiento similar con una corriente de entrada cero, pero requieren voltajes de umbral equivalentes (ΔVth < 10 mV para una precisión del 1%).
Ejemplo Resuelto
Diseñe un espejo de corriente de 1 mA con el par 2N3904 para la polarización de circuitos analógicos. Corriente de referencia i_Ref = 1 mA, fuente Vcc = 12 V. Resistencia de referencia: R_ref = (Vcc - Vbe) /i_Ref = (12 V - 0,7 V) /1 mA = 11,3 kΩ; seleccione 11 kΩ (serie E24). Con β = 200, las corrientes base roban i_B = 2 × 1 mA/200 = 10 μA, lo que provoca un error de espejo del 1%. Para mejorar la precisión, añada resistencias de degeneración del emisor Re = 100 Ω (caída de 100 mV): esto reduce la sensibilidad al desajuste del Vbe en un factor de (1 + gM×Re) = 5 veces, lo que mejora la compatibilidad del 2% al 0,4%. Impedancia de salida: r_o = vA/ic = 100 V/1 mA = 100 kΩ. Rango de cumplimiento: Vce > 0.3 V (saturación) a Vcc - 0.7 V.
Consejos Prácticos
- ✓Utilice pares de transistores coincidentes (MAT12: adaptación de Vbe de 0,5 mV, coincidencia de beta del 0,5%) para los espejos actuales que requieren una precisión inferior al 1%; los pares 2N3904 discretos solo logran una coincidencia del 2 al 5%
- ✓Agregue la degeneración del emisor Re = 0,1 V/Ic para mejorar 5 veces la compatibilidad: la caída de voltaje reduce la sensibilidad a las variaciones de Vbe
- ✓Para una impedancia de salida alta, utilice un espejo Cascode (10 MΩ +) o un espejo Wilson (5 MΩ +) en lugar de un espejo simple (100 kΩ); esencial para la polarización del amplificador de alta ganancia
Errores Comunes
- ✗Uso de transistores discretos sin acoplamiento térmico: la diferencia de Vbe de 2 mV/°C provoca un error de espejo del 8% /°C; monte los transistores adyacentes a la PCB o utilice un par coincidente (MAT12, SSM2212)
- ✗Ignorar el efecto inicial: el espejo simple tiene r_o = vA/ic; los cambios de voltaje de carga provocan una variación de corriente del 1 al 5%. Usa el espejo Wilson para obtener una impedancia de salida 100 veces mayor
- ✗Olvidando el error de corriente base: el espejo BJT simple tiene un error = 2/β; en β = 100, esto es un error del 2%. El espejo Wilson reduce el error a 2/β² = 0,02%
Preguntas Frecuentes
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