Τι είναι ο τρέχων καθρέφτης;

Ένα κάτοπτρο ρεύματος είναι ένας τύπος σχεδίασης ηλεκτρικού κυκλώματος όπου η ροή ρεύματος σε ένα τμήμα του κυκλώματος χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της ροής ρεύματος σε άλλα τμήματα, έτσι ώστε η έξοδος δύο ή περισσότερων περιοχών να αντικατοπτρίζει η μία την άλλη σε τιμή. Τα τρέχοντα κυκλώματα καθρέφτη σχεδιάζονται συνήθως με διπολικά τρανζίστορ διασταύρωσης (BJT) όπως το τρανζίστορ NPN, όπου μια βάση ημιαγωγού με θετική πρόσμιξη (P-doped) τοποθετείται ανάμεσα σε δύο αρνητικά ντοπαρισμένα (N-doped) στρώματα πυριτίου. Αυτά τα τρανζίστορ είναι ειδικά σχεδιασμένα για να ενισχύουν ή να αλλάζουν τη ροή ρεύματος. Σε ορισμένες προδιαγραφές σχεδίασης κατόπτρου ρεύματος, το τρανζίστορ NPN μπορεί να λειτουργήσει ως ενισχυτής αναστροφής ρεύματος, ο οποίος αντιστρέφει την κατεύθυνση του ρεύματος ή μπορεί να ρυθμίσει ένα μεταβαλλόμενο ρεύμα παλμού μέσω της ενίσχυσης για να δημιουργήσει ιδιότητες κατόπτρου εξόδου.

Η χρήση ενός κατόπτρου ρεύματος τρανζίστορ έχει γίνει βασικό συστατικό των σχεδίων αναλογικών κυκλωμάτων και συνήθως υπάρχουν περισσότερα από ένα κάτοπτρα ρεύματος μέσα σε ένα κύκλωμα. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ρεύματος εξόδου πολύ χαμηλότερου επιπέδου από αυτό που εισήχθη ή, σε περιπτώσεις όπου χρησιμοποιείται κάτοπτρο Wilson, να παράγουν αυξημένο επίπεδο αντίστασης εξόδου δημιουργώντας βρόχους θετικής ανάδρασης στο κύκλωμα. Στη βασική του μορφή, ένα κύκλωμα καθρέφτη ρεύματος λειτουργεί ως μια μορφή ρυθμιστή ρεύματος που είναι σε θέση να εξισορροπεί τις τιμές του ρεύματος εξόδου ανεξάρτητα από το φορτίο εισόδου ή τα επίπεδα αντίστασης σε ένα καθορισμένο εύρος λειτουργίας για το κύκλωμα.

Ένας από τους λόγους που τα τρανζίστορ διπολικής διασταύρωσης χρησιμοποιούνται για τον σχεδιασμό του κατόπτρου ρεύματος οφείλεται στο γεγονός ότι ο εκπομπός βάσης, ή το τμήμα PN, του τρανζίστορ λειτουργεί αξιόπιστα όπως μια δίοδος. Οι δίοδοι ρυθμίζουν τόσο την ποσότητα του ρεύματος που διέρχεται όσο και την πτώση τάσης προς τα εμπρός για αυτό το ρεύμα. Στα περισσότερα κυκλώματα, το ρεύμα της διόδου ταιριάζει τόσο πολύ με αυτό του ρεύματος εξόδου για τα τρανζίστορ στα κάτοπτρα ρεύματος που η μείωση της αντίστασης που αντιμετωπίζει μια δίοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ακριβής υπολογισμός για τον προσδιορισμό της αύξησης της πτώσης τάσης στη διασταύρωση εκπομπού PN του τρανζίστορ. Αυτό σημαίνει ότι το ρεύμα συλλέκτη για τις τιμές εισόδου στα τρανζίστορ έχει επίσης μια ποιότητα άμεσου κατοπτρισμού για τα ρεύματα διόδου μέσα στο ίδιο κύκλωμα.

Για να είναι σταθερό το ρεύμα εξόδου, ωστόσο, σε ένα κάτοπτρο ρεύματος, η θερμοκρασία όλων των τρανζίστορ NPN πρέπει επίσης να παραμείνει σε σταθερό επίπεδο. Αυτό ελέγχεται στη σχεδίαση κυκλώματος με φυσική συγκόλληση όλων των τρανζίστορ κατοπτρικού ρεύματος μεταξύ τους ή τοποθετώντας τα σε κοντινή απόσταση σε ένα τσιπ ολοκληρωμένου κυκλώματος (IC) έτσι ώστε να μοιράζονται μια κοινή θερμοκρασία. Παρά αυτόν τον περιορισμό σχεδιασμού, ένας ενισχυτής κατοπτρικού ρεύματος ή η διαμόρφωση βύθισης είναι κοινή σε πολλά κυκλώματα ως μια μορφή ρυθμιστή που θα μπορούσε επίσης να εκτελεστεί από αντιστάσεις στο κύκλωμα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι είναι ευκολότερο να κατασκευαστούν τρανζίστορ στην επιφάνεια πυριτίου των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων παρά να χαράξουμε εξαρτήματα αντιστάσεων σε αυτά.