この定電流シンクは実際にはどのように機能しますか？

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私は定電流源を実装しましたが、それは素晴らしい働きをしますが、私はそれをもう少し試して理解することを望んでいました！

これが問題の回路です。私はWebで検索を行ってみましたが、この回路上で実際に何が起こっているのかを説明する理論的なことを見つけるのは非常に困難です。トランジスタを流れる電流はを使用するだけで見つけられることがわかりました見始める前に思っていた以上の。しかし、今私は実際に何が起こっているのか、そして負荷での負荷/電圧が変化してもそれがどのように定電流出力のままであるかを知りたいです。

I_{E} = \frac{V_{set}}{R_{set}}

$I_{E}=\frac{V_{\text{set}}}{R_{\text{set}}}$

誰かがこれに光を当てることができれば、私は非常に感謝しています。

— MrPhooky
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まず、トランジスタを取り外し、負荷をオペアンプに直接接続してみます。標準のオペアンプルールでそれを分析します。より多くの電流を許容するために、トランジターがブースターとして追加されます。（その回路にはベータエラーがあり、正確な制御が必要な場合は、BJTの代わりにFETがよく使用されます。）

— George Herold

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この回路は負帰還を採用し、オペアンプの非常に高いゲインを利用しています。オペアンプはゲインが非常に高いため、非反転入力と反転入力を同じ電圧に維持しようとします。その後、オームの法則 $V_{\text{set}}$

I_{set} = \frac{V_{set}}{R_{set}}

$I_{\text{set}} = \frac{V_{\text{set}}}{R_{\text{set}}}$

負帰還するようにトランジスタのベース電圧を調整するためにオペアンプを引き起こすあっても変化する負荷で一定です。変動する負荷によって一時的に増加する場合、オペアンプの反転入力の電圧は一時的に非反転入力の電圧より高くなります。これは、トランジスタの低下減少にオペアンプの出力、原因となる、したがって、その。 $I_{\text{set}}$ $I_{\text{set}}$ $V_{BE}$ $I_{C} \approx I_{\text{set}}$

同様に、変動する負荷によって一時的に減少した場合、オペアンプの反転入力の電圧は一時的に非反転入力の電圧より低くなります。これにより、オペアンプ出力が増加し、トランジスタのおよびが増加します。 $I_{\text{set}}$ $V_{BE}$ $I_{C}$

— ヌル
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明白ではないかもしれませんが、オペアンプはユニティゲインバッファーとして機能しています。

オペアンプのルールは、2つの入力を等しく保つために必要なすべてのことを出力が実行することです。ただし、もちろんクリップしない（独自の電源に到達してそこで停止する）場合に限ります。

トランジスタはエミッタフォロアとして使用され、エミッタ電圧はベース電圧からPNジャンクションからのダイオード降下を差し引いた電圧に従います。

これら2つを組み合わせると、Rsetの上部の電圧がVsetと同じであることがわかります。既知の抵抗にかかる既知の電圧は、その抵抗を流れる既知の電流に等しくなります。ほとんどのトランジスタでは、エミッタ電流へのベースの寄与は無視できるので、電源電圧や抵抗に関係なく、負荷にも実質的に同じ電流が流れます。しかし、それを真剣な設計に使用している場合でも、特定の部品でこの無視できることを確認しても問題はありません。

— アーロンD
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それは本当にユニティゲインバッファではありません。トランジスタのベースをオペアンプ入力の電圧より高いVbe降下に駆動するために、オペアンプ出力の電圧はオペアンプ入力の電圧よりも高くなければならないため、ゲインは1より大きくなければなりませんか？

— EMフィールド、

@EMFields：オフセットは一定ですが、電圧ゲインは1のままです。内部的には、オペアンプには大きなゲインがありますが、それはリファレンスとフィードバックの間のエラーを最小限に抑えるためにのみ使用されます。回路全体として、ユニティゲインに加えて、トランジスタのベースでのオフセットがあります。

— AaronD 2016

Vsetが6ボルトで、Rsetの上部を6ボルトに駆動するためにオペアンプ出力の電圧が6.7ボルトになる場合、オペアンプの電圧ゲインは

、1より大きい。

A v = \frac{V o u t}{V i n} = \frac{6.7 V}{6 V} = 1.117

$Av =\frac{Vout}{Vin} = \frac {6.7V}{6V} = \text{ 1.117}$

— EMフィールド

@EMFields：ゲインは2点計算です。他のポイントについてVout = Vin = 0Vと仮定すると、あなたは正しいでしょう。しかし、ここにはありません。1つのポイントに対して{Vout、Vin} = {0.7、0.0} Vを使用し、もう1つのポイントに対して{Vout、Vin} = {6.7、6.0} Vを使用して、数学を再度実行します。

— AaronD 2016

全くのナンセンス。実際、ゲインは2ポイントの計算ですが、2ポイントは単に出力（被除数）と入力（除数）であり、ゲインが結果の商になります。ユニティゲインバッファーの場合、商は常に1ですが、フィードバックパスにベースとエミッターのジャンクションを挿入しているため、出力は入力よりも高い電圧に上昇するため、これは当てはまりません。商を1より大きくします。ユニティゲインバッファーとは、そうではありません。もっと証拠が必要ですか？ブラウザに「ユニットゲインバッファ」と入力して、何が表示されるか確認します。

— EMフィールド

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私がそれを視覚化したい方法は、オペアンプの-入力の電圧をその+入力の電圧と等しく保つために、オペアンプが自動的に調整する可変抵抗器としてトランジスタを考えることです。

このように、直列回路の電流はどこでも同じであるため、負荷、トランジスタCEジャンクション、およびRsetの電流は同じである必要があり、オペアンプが強制的に等しいためRsetの上部の電圧が変化しない場合Vsetにすると、その電流は変化せず、負荷を流れる電流も変化しません。

— EMフィールド
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別のアプローチは、オペアンプを大きな有限ゲインとテイク制限としてモデル化することです。

$K(v_\text{set}-I_\text{load} R_\text{set})$ $K(V_\text{set}-I_\text{load} R_\text{set}) = I_\text{load} R_\text{set} + 0.7$ $K$ $K \to \infty$ $I_\text{load} = { V_\text{set} \over R_\text{set} }$

— 銅。帽子
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これを確認するもう1つの単純ですが正確な方法は、フィードバック理論を使用することです。

$V_x$

V_{o} = A \cdot (V_{set} - V_{x})

$V_o = A \cdot (V_{\text{set}}-V_x)$

$V_{\text{be}}$

V_{x} = V_{o} - V_{be}

$V_x = V_o - V_{\text{be}}$

$V_o$

V_{o} = A \cdot (V_{set} - (V_{o} - V_{be})) = A \cdot (V_{set} + V_{be}) - A \cdot V_{o}

$V_o = A \cdot (V_{\text{set}} - (V_o - V_{\text{be}})) = A \cdot (V_{\text{set}} + V_{\text{be}}) - A \cdot V_o$

または：

(A + 1) \cdot V_{o} = A \cdot (V_{set} + V_{be})

$(A + 1) \cdot V_o = A \cdot (V_{\text{set}} + V_{\text{be}})$

したがって、次のように並べ替えます。

V_{o} = \frac{A \cdot (V_{set} + V_{be})}{A + 1}

$V_o = \frac{A \cdot (V_{\text{set}} + V_{\text{be}})}{A+1}$

$\frac{A}{A+1}$

\frac{A}{A + 1} \to 1

$\frac{A}{A+1} \to 1$

したがって：

V_{o} = V_{set} + V_{be}

$V_o=V_{\text{set}}+V_{\text{be}}$

しかし、それを上に書きました：

V_{x} = V_{o} - V_{be}

$V_x=V_o-V_{\text{be}}$

$V_o$

V_{x} = (V_{set} + V_{b e}) - V_{be} $ o r $ V_{x} = V_{set}

$V_x=(V_{\text{set}}+V_{be})-V_{\text{be}}\$ or \$V_x=V_{\text{set}}$

$I_{\text{set}}=\frac{V_{\text{set}}}{R_{\text{set}}}$

— スコットアンドリュース
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私の答えはおそらくあなたが交渉したものよりも多いですが、もし興味があれば、私がそれに費やした努力に感謝するでしょう。

$V_{+} - V_{-}$ $A_{v}$ $V_{o} = A_{v} * ( V_{+} - V_{-} )$ $V_{+}$ $V_{-}$ $V_{o}$ はるかに小さいです（この差電圧はすべての意図と目的のためにほぼゼロボルトです）。

$V_{+}$ $V_{-}$ $V_{+} = V_{set}$ $V_{-} = V_{set}$ $V_{-}$ $R_{set}$ $V_{set}$ $R_{set}$ $V_{set}$ $R_{set}$ $V_{set}$

${ I_{collector} \over I_{base} } > 40$ $I_{emitter} \sim I_{collector}$

$V_{set}$ $Z_{in}$ $V_{set}$ $V_{+}$ $V_{supply}$ $I_{load}$ $V_{supply}$ $R_{collector}$

$V_{supply}$ $V_{CE}$ $R_{collector}$ $I_{load}$ $V_{CE(on)} ~ 0.3V$ $V_{supply}$ $I_{load}$ $V_{supply}$ $I_{load}$ $V_{supply}$ $V_{CE}$ $R_{collector}$ $I_{load}$ $V_{CE}$ $I_{load}$ $V_{CE}$ $I_{load}$ $R_{collector}$ $V_{supply}$ $R_{collector}$ $V_{CE}$ $R_{collector}$ $I_{load}$ $R_{collector}$ $I_{load}$ $R_{collector}$ $V_{supply}$

$R_{collector}$ $R_{collector}$ $I_{load}$ $V_{CE}$ $V_{supply} - V_{set}$ $R_{collector} = 0 ohm$ $V_{CE}$ $V_{CE(on)}$

$V_{supply}$ $R_{collector}$

— カナダのマット
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この回答は、テキストを段落に分割すると改善されます。

— hlovdal 2015年