Методика використання струму в біологічно активних точках
1 Схемотехніка стабілізованих джерел струму (ІТ)
Найбільш просто вирішувати завдання побудови ІТ можна використовуючи нелінійності вихідних характеристик біполярних і польових транзисторів. У загальному випадку ІТ будують на базі підсилювального каскаду із стічною навантаженням.
Типовий вид вихідний характеристики польового транзистора представлений на рис. 1, де використані такі позначення:
I c - струм стоку;
U c і - напруга стік-витік;
U зи - напруга затвор-витік;
U п -порогове напруга (напруга відсічення).
В
Рисунок 1 - Вихідні характеристики польового транзистора
З малюнка видно, що при постійних значеннях напруги зміна I c невелике. Схеми ІТ на біполярних і польових транзисторах знайшли достатню застосування в різних пристроях через простоти їх реалізації.
Одна з найбільш простих схем ІТ з температурною компенсацією робочої точки представлена ​​на рис. 2. <В
Малюнок 2 - Схема ІТ з буферним емітерний повторювачем
У цій схемі падіння напруги Uбе VT2 компенсується падінням напруги на емітерний перехід VT1, який має такі ж температурні характеристики. Резистор R3 грає роль навантаження для VT1 і задає струм бази VT2. Варіюючи співвідношенням R1/(R1 + R2), можна змінювати струм навантаження.
Суттєво покращує стабілізацію струму в порівнянні з попередньою каскодних схема (рис. 3). У даній схемою VT1 працює як і в колишньою схемою, але напруга на колекторі фіксується за допомогою емітера VT2. Струм, поточний через навантаження, практично не залежить від струму бази VT2, якщо h21 останнього досить велике. При цьому Uке VT1 не залежить від напруги на навантаженні, а це означає, що усунені впливу на величину вихідного струму змін Uбе транзистора VT1.
В
Рисунок 3 - каскодних схема ІТ
Для того, щоб схема забезпечувала високу точність підтримки струму, слід використовувати стабільні резистори з допуском 1%. вплив коефіцієнта h21 можна послабити, якщо вибрати транзистор з великим значенням h21. Тоді струм бази вноситиме менший внесок у струм емітера. Цього ж можна досягти, якщо в якості VT1 використовувати складовою транзистор. Струм навантаження регулюється резистором в емітері VT1. p> Ще одним варіантом забезпечення незалежності вихідного струму від напруги харчування є використання напруги Uбе в як опорного (рис. 4). У цій схемі U бе VT1 визначає вихідний струм незалежно від напруги джерела живлення Uип. Струм навантаження визначається величиною резистора R2:
В
Рисунок 4 - Схема ІТ з використанням б-е переходу транзистора
I н = U бе /R2
За допомогою резистора R1 встановлюється зсув VT2 і потенціал колектора VT1, причому цей потенціал менше Uип на подвоєну величину падіння напруги на базо-емітерний перехід (за умови, що транзісториVT1 і VT2 ідентичні):
U ке = U ип - 2U бе .
Джерела струму на основі узгодженої пари біполярних транзисторів носять назву "струмові дзеркала" (ТЗ). Базова схема ТЗ представлена ​​на рис. 5. Особливістю схеми є те, що струм через навантаження задається колекторним струмом транзистора VT1.
В
Рисунок 5 - Базова схема струмового дзеркала
При зміні вхідного опору R у ланцюзі колектора VT1 величина напруги U бе , встановлюється відповідно до потрібним струмом i пр , і залежить також від температури навколишнього середовища і типом транзистора. У результаті виявляється заданих режим схеми і транзистор VT2, узгоджений з VT1 (краще всього використовувати монолітний здвоєний транзистор), передає в навантаження такий же струм, який заданий для VT1.
Одна з переваг наведеної схеми, у порівнянні з попередніми, полягає в тому, що її діапазон стійкості по напрузі дорівнює U ип за вирахуванням декількох десятих часток вольта, т. к. немає падіння напруги на емітерний резисторах.
ТЗ володіє одним істотним недоліком - вихідний струм дещо змінюється зі зміною вихідної напруги, оскільки вихідний опір ІТ має кінцеву величину. Викликано це тим, що при заданому струмі транзистора VT2 U бе слабо змінюється залежно від колекторного напруги (Прояв ефекту Ерлі). Практично струм може змінюватися до 21% в діапазоні стійкої роботи схеми, тобто характеристики такого ІТ будуть дещо гірше, ніж у попередніх схемах з еміттерними резисторами (у них дія негативною зворотного зв'язку по струму стабілізує режим схеми). Тому, одним з варіантів поліпшення характеристик ТЗ є включення емітерний резисторів, падіння напруги на яких становить кілька десятих часток вольта.
