Surse de curent constant comandate prin tensiune

Surse de curent constant comandate prin tensiune

In schemele electronice de prelucrare a semnalelor sunt frecvente situatiile in care este necesara obtinerea unui curent continuu avand valoarea controlata printr-o tensiune.

Se cunosc si se utilizeaza surse de curent comandate in tensiune unilaterale sau bilate-rale.

a. Sursa de curent bilaterala

Schema unei surse de curent constant bila-terale se prezinta in figura 8.50

Conditia func-tionarii sale corecte consta in evitarea saturarii ie-sirii amplifi-catorului ope-rational. Pentru circuitul prezentat sunt valabile rela-tiile:

8.118

8.119

8.120

Prin prelucrarea acestora se obtine expresia:

8.121

Daca este indeplinita conditia:

8.122

se obtine pentru curentul de sarcina expresia:

8.123

Raportul:

8.124

poate fi asimilat unei amplificari functie de a carei valoare, aleasa sau impusa, se calculeaza si se adopta celelalte rezistente. Sunt utile cateva observatii cu privire la realizarea si functionarea circuitului:

- realizarea conditiei 8.122 este o sar-cina dificila care necesita cinci rezistente de precizie sau selectate

- curentul de sarcina poate avea orice sens

- curentul de sarcina poate fi co-mandat de oricare din tensiunile U sau U

Parametrul esential ce defineste calitatea unei surse de curent in general si evident si a celei de fata este valoarea re-zistentei de iesire calculata prin utilizarea schemei echiva-lente din figura 8.51.

Conform acesteia, rezistenta de iesire, definita de relatia:

8.125

are expresia data de relatia 8.126.

Se observa ca in cazul indeplinirii cu rigurozitate a relatiei 8.122 rezistenta de

8.126

iesire tinde spre valoarea ideala, adica:

8.127

Intrucat selectia mentionata se practica doar la executii unicat si de serie mica, notand cu "t" toleranta rezistentelor utili-zate, valoarea obtinuta a rezistentei de iesire respecta relatia:

8.128

adica

8.129

Tinand cont ca:

  8.130

rezulta ca este necesar ca cele doua rezis-tente sa fie cat mai mari. Dar rezistenta R este limitata superior, la apropierea de satu-ratie la nivelul de iesire ridicat, conform relatiei:

8.131

unde

8.132

avand un semn sau altul functie de semnul numa-ratorului. Cand acest curent este negativ, limitarea rezistentei R este si mai severa, determinand si scaderea corespunzatoare a rezistentei de iesire R_e

Pentru evitarea acestei situatii se uti-lizeaza schema din figura 8.52. In acest caz, curentul I fiind nul, rezistentele R si R_e res-pecta rela-tiile:

8.133

8.134

Pentru aceasta situatie (si schema), con-ditia de sursa de curent este:

8.135

Daca se conecteaza la iesirea amplificato-rului A₁ un etaj de putere se pot obtine valori mari ale curentului de iesire.

b. Surse de curent constant unilaterale

Im figura 8.53 se prezinta o sursa de curent constant unilaterala continand ca ele-mente caracteristice un amplificator opera-tional si un tranzistor bipolar. Se observa ca intre tensiunea de intrare si curentul de emitor exista relatia 8.136.

Curentul de iesire al sursei egal cu curentul de colector al tranzistorului bipolar va fi dat de relatia 8.137.

8.136

8.137

Schema functioneaza numai pentru tensiuni de intrare pozitive, sarcina fiind conectata asa cum se observa la o tensiune de alimentare pozitiva (+E). In cazul in care se doreste obtinerea unei dependente a curentului de sacina de valoarea unei tensiuni de intrare negative se utili-zeaza o schema similara in care tranzistorul utilizat este de tip PNP, iar sarcina se conecteaza intre colectorul acestuia si o sursa de alimentare de polaritate negativa (-E).

Dezavantajul esential al acestei surse este dependenta curentului generat de b, adica in final o dependenta neliniara a acestuia de tensiunea de intrare. Pentru eliminarea acestuia se utilizeaza scheme cu tranzistoare cu efect de camp.

In figura 8.54 se pre-zinta o schema de sursa de curent constant unilaterala utilizand un tranzistor JFET.

Curentul de drena, constituind curentul de iesire al sursei, este dat de relatia:

8.138

Datorita reactiei negative de curent serie, sursa are rezistenta de iesire de valoa-

re foarte mare (de aproximativ A_u0 ori mai mare decat cea care s-ar obtine in lipsa reactiei de la AO).

Dezavantajul esential al ambelor scheme este acela ca sarcina nu este conectata la masa.

Pentru cazurile in care nu este posi-bila (admisa) conec-tarea sarcinilor la tensiunea de alimen-tare se utilizeaza sursa de curent cu schema de principiu din figura 8.55.

Sursa contine ca element specific oglinda de curent realizata cu tranzistoarele T , T si rezistentele R si R In cazul unei riguroase imperecheri a acestora curentul de iesire este dat de relatia:

8.139