커런트 미러 계산기
아날로그 IC 및 바이어스 회로 설계를 위한 전류 미러 출력 전류, 베타 오차, 기준 저항, 전력 소비량, 와이들러 미러 저항을 계산합니다.
공식
작동 방식
전류 미러 계산기는 아날로그 IC 설계, 전류 소스 및 활성 부하에 필수적인 정밀 바이어스 네트워크의 기준 및 출력 전류를 계산합니다.IC 설계자, 아날로그 엔지니어 및 계측 전문가는 전류 미러를 사용하여 기준 전류를 높은 정확도로 복제합니다.Horowitz & Hill 'Art of Electronics' (제3판, Ch.2) 에 따르면, 기본 BJT 전류 미러는 트랜지스터가 열 결합될 때 기준 전류와 출력 전류가 1~ 5% 일치한다고 합니다.단순 미러의 출력 임피던스는 r_o = VA/IC (초기 전압/컬렉터 전류) 이며 일반적으로 50kΩ-500kΩ입니다.윌슨과 캐스코드 미러는 출력 임피던스를 10~100배 개선합니다.MOSFET 미러는 입력 전류가 0인 상태에서도 비슷한 성능을 발휘하지만 일치하는 임계 전압 (1% 정확도의 경우 ΔVth < 10mV) 이 필요합니다.
계산 예제
아날로그 회로 바이어싱을 위한 2N3904 쌍을 사용하여 1mA 전류 미러를 설계합니다.기준 전류 I_ref = 1mA, 공급 Vcc = 12V.레퍼런스 저항: R_ref = (Vcc - Vbe) /i_ref = (12V - 0.7V) /1mA = 11.3kΩ — 11kΩ (E24 시리즈) 을 선택합니다.β = 200인 경우 베이스 전류가 I_b = 2×1mA/200 = 10μA를 소모하여 1% 의 미러 오류가 발생합니다.정확도를 높이려면 이미터 디제너레이션 저항 Re = 100Ω (100mV 하락) 을 추가하십시오. 이렇게 하면 Vbe 불일치에 대한 민감도가 (1 + GM×Re) = 5배 감소하여 매칭이 2% 에서 0.4% 로 향상됩니다.출력 임피던스: r_o = VA/IC = 100V/1mA = 100kΩ.컴플라이언스 범위: Vce > 0.3V (채도) 에서 Vcc - 0.7V까지.
실용적인 팁
- ✓1% 미만의 정확도를 요구하는 전류 미러에는 일치하는 트랜지스터 쌍 (MAT12:0.5mV Vbe 정합, 0.5% β 정합) 을 사용하십시오. 개별 2N3904 쌍은 겨우 2-5% 정합을 달성합니다.
- ✓이미터 디제너레이션 Re = 0.1V/Ic를 추가하면 매칭이 5배 향상됩니다. 전압 강하로 인해 Vbe 변동에 대한 민감도가 감소합니다.
- ✓고출력 임피던스의 경우 단순 미러 (100kΩ) 대신 캐스코드 미러 (10MΩ+) 또는 윌슨 미러 (5MΩ+) 를 사용하십시오. 하이 게인 앰프 바이어싱에 필수적입니다.
흔한 실수
- ✗열 커플링 없이 개별 트랜지스터 사용 — 2mV/°C Vbe 차이로 인해 8% /°C 미러 오류가 발생합니다. 트랜지스터를 PCB에 인접하게 장착하거나 일치하는 쌍 (MAT12, SSM2212) 을 사용하십시오.
- ✗초기 효과 무시 — 단순 거울은 r_o = VA/iC이며 부하 전압 변화로 인해 전류 변동이 1-5% 발생합니다.100배 더 높은 출력 임피던스를 원하신다면 윌슨 미러를 사용하세요.
- ✗기본 전류 오류를 잊어버림 — 단순 BJT 미러에는 오류 = 2/β가 있습니다. β = 100에서는 2% 오류가 발생합니다.윌슨 미러는 오차를 2/β² = 0.02% 로 줄입니다.
자주 묻는 질문
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