Što je trenutno zrcalo?

Zrcalo struje je vrsta dizajna električnog kruga gdje se strujni tok u jednom dijelu kruga koristi za regulaciju strujnog toka u drugim dijelovima, tako da izlaz dva ili više regija međusobno odražavaju vrijednost. Strujni zrcalni krugovi obično su dizajnirani s bipolarnim spojnim tranzistorima (BJT) kao što je NPN tranzistor, gdje je pozitivno dopirana (P-dopirana) poluvodička baza u sendviču između dva negativno dopirana (N-dopirana) sloja silicija. Ovi tranzistori su posebno dizajnirani za pojačavanje ili prebacivanje strujnog toka. U nekim specifikacijama dizajna strujnog zrcala, NPN tranzistor može djelovati kao invertirajuće strujno pojačalo, koje obrće smjer struje, ili može regulirati promjenjivu impulsnu struju kroz pojačanje kako bi stvorio svojstva izlaznog zrcala.

Upotreba strujnog zrcala tranzistora postala je osnovna komponenta dizajna analognih sklopova i obično je više od jednog strujnog zrcala prisutno unutar kruga. Mogu se koristiti za proizvodnju mnogo niže razine izlazne struje od one koja je bila ulazna, ili, u slučajevima kada se koristi Wilsonovo zrcalo, proizvesti povećanu razinu izlaznog otpora stvaranjem pozitivnih povratnih petlji u krugu. U svom osnovnom obliku, strujni zrcalni krug djeluje kao oblik strujnog regulatora koji je u stanju uravnotežiti vrijednosti izlazne struje bez obzira na ulazno opterećenje ili razine otpora u određenom rasponu rada za krug.

Jedan od razloga zašto se tranzistori s bipolarnim spojem koriste za dizajn trenutnog zrcala je činjenica da baza-emiter, ili PN dio, tranzistora funkcionira pouzdano poput diode. Diode reguliraju i količinu struje koja prolazi kao i pad napona naprijed za tu struju. U većini sklopova, diodna struja toliko odgovara onoj izlazne struje za tranzistore u strujnim zrcalima da se smanjenje otpora koji dioda doživljava može koristiti kao precizan izračun za određivanje povećanja pada napona na PN emiterskom spoju tranzistori. To znači da struja kolektora za ulazne vrijednosti na tranzistorima također ima kvalitetu izravnog zrcala za diodne struje unutar istog kruga.

Da bi izlazna struja bila konstantna, međutim, u strujnom zrcalu, temperatura svih NPN tranzistora također mora ostati na konstantnoj razini. To se kontrolira u dizajnu sklopa fizičkim lijepljenjem svih trenutnih zrcalnih tranzistora zajedno ili stavljanjem u neposrednu blizinu čipa integriranog kruga (IC) tako da dijele zajedničku temperaturu. Unatoč ovom ograničenju dizajna, strujno zrcalno pojačalo ili konfiguracija potonuća uobičajena je za mnoge sklopove kao oblik regulatora koji se također može izvesti pomoću otpornika u krugu. To je zato što je lakše izraditi tranzistore na silicijskoj površini integriranih krugova nego urezati komponente otpornika na njih.