Skip to content
RFrftools.io
General

커런트 미러 계산기

아날로그 IC 및 바이어스 회로 설계를 위한 전류 미러 출력 전류, 베타 오차, 기준 저항, 전력 소비량, 와이들러 미러 저항을 계산합니다.

Loading calculator...

공식

Iout=N×Iref×β/(β+2),Rref=(VCC−VBE)/IrefI_out = N × I_ref × β/(β+2), R_ref = (V_CC − V_BE) / I_ref
I_ref— 기준 전류 (A)
N— 미러 비율
β— 트랜지스터 전류 게인
V_T— 열 전압 (V)
R_W— 와이들러 이미터 저항기 (Ω)

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 미러는 출력 임피던스 r_o = VA/Ic (초기 전압/컬렉터 전류) 를 가지며, 일반적으로 50kΩ-500kΩ. Wilson 및 캐스코드 미러는 출력 임피던스를 10-100배 개선합니다.MOSFET 미러는 입력 전류가 0인 상태에서도 비슷한 성능을 발휘하지만 1% 정확도를 위해서는 일치하는 임계 전압 (ΔVth < 10mV가 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 — 선택 11kΩ (E24 시리즈). β = 200의 경우 베이스 전류가 도약합니다. I_b = 2×1mA/200 = 10μA, 로 인해 1% 미러 오류가 발생합니다.정확도를 높이려면 이미터 디제너레이션 저항 Re = 100Ω (100mV 드롭) 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) ~ Vcc - 0.7V.

실용적인 팁

  • ✓1% 미만의 정확도를 요구하는 전류 미러에는 일치하는 트랜지스터 쌍 (MAT12:0.5mV Vbe 정합, 0.5% β 일치) 을 사용하십시오. 개별 2N3904 쌍은 2-5% 의 정합만 달성합니다.
  • ✓이미터 디제너레이션 Re = 0.1V/Ic를 추가하면 매칭이 5배 향상됩니다. 전압 강하로 인해 Vbe 변동에 대한 민감도가 감소합니다.
  • ✓높은 출력 임피던스의 경우 하이 게인 앰프 바이어싱에 필수적인 단순 미러 (100kΩ); 대신 캐스코드 미러 (10MΩ+) 또는 윌슨 미러 (5MΩ+) 를 사용하십시오.

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 — 단순한 미러에는 r_o = VA/Ic가 있습니다. 부하 전압 변화로 인해 1~ 5% 의 전류 변동이 발생합니다.100배 더 높은 출력 임피던스를 원하신다면 윌슨 미러를 사용하세요.
  • ✗기본 전류 오류를 잊어버림 — 단순 BJT 미러에 오류가 있습니다 = 2/β; at β = 100 이것은 2% 오류입니다.윌슨 미러는 오류를 2/β² = 0.02% 로 줄입니다.

자주 묻는 질문

높은 정확도와 높은 출력 임피던스로 기준 전류를 다른 회로 브랜치에 복제합니다.애플리케이션: 연산 증폭기의 바이어스 전류 분포, 차동 쌍의 활성 부하, DAC의 기준 전류 소스.Gray & Meyer '아날로그 집적 회로 분석 및 설계'에 따르면 아날로그 IC의 90% 가 전류 미러를 사용합니다.
최상의 결과를 얻으려면 일치하는 트랜지스터 (동일한 다이 (IC) 의 동일한 유형 또는 일치하는 쌍 패키지가 필요합니다.디스크리트 트랜지스터는 부품 번호가 같고 제조업체 로트가 동일해야 하며 열적으로 결합되어 있어야 합니다.MOSFET 미러에는 1% 정확도에 ΔVth < 10mV가 필요하고, BJT 미러에는 ΔVbe < 2mV가 필요합니다.
Vbe/Vth 불일치 (BJT의 경우 ±2mV = ± 8%), β 불일치 (윌슨의 경우 ± 20% = ± 1% 오차), 초기 효과 (1-5% 부하 의존 오차), 온도 기울기 (BJT의 경우 2mV/°C = 8% /°C).통합된 매칭 쌍은 0.5% 미만의 매칭을 달성하며, 이산 회로는 트리밍 없이 2-5% 의 매칭을 달성합니다.
BJT의 경우: 이미터 면적 비율 또는 여러 트랜지스터를 병렬로 사용하십시오.두 개의 병렬 출력 트랜지스터는 2배의 전류를 공급합니다.MOSFET의 경우: W/L 비율을 사용하십시오. 출력 W/L = 2배 레퍼런스 W/L은 2배의 전류를 제공합니다.이미터/소스 디제너레이션 저항은 전류 비율에 반비례하여 스케일링해야 매칭을 유지할 수 있습니다.

관련 기사

General Electronics

BJT 트랜지스터 바이어스: 올바른 동작점 찾기

포괄적인 계산기로 BJT 트랜지스터 바이어싱을 마스터하고 아날로그 회로를 위한 완벽한 DC 동작점을 설정하는 방법을 알아보십시오.

Shop Components

As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.

Resistor Kit (1%, E24)

Precision 1% thin-film SMD resistor assortment, 0402 package

Amazon →

Ceramic Capacitor Kit

MLCC ceramic capacitor assortment in 0402 package

Amazon →

Solderless Breadboard

Full-size breadboard for circuit prototyping

Amazon →

관련 계산기

General

BJT 바이어스 포인트

컬렉터 전류, 베이스 전압, VCE, 전력 손실, 작동 영역을 포함한 BJT 전압 분배기 바이어스 Q-포인트 계산

General

트랜지스터 스위치

부하 전류, 필요한 기본 전류, 기본 저항 값, 포화 검사 및 전력 손실을 포함한 BJT 트랜지스터 스위치 파라미터 계산

General

연산 증폭기 게인

반전, 비반전 및 차동 증폭기 구성을 위한 연산 증폭기 전압 이득, 게인 (dB), −3dB 대역폭, 입력 임피던스를 계산합니다.

General

옴의 법칙

옴의 법칙을 사용하여 전압, 전류, 저항 및 전력을 계산합니다.나머지 두 수량을 계산할 값 중 아무 값이나 입력하십시오.