Wilson Stromspiegel
Einleitung
Die Wilson-Stromquelle basiert auf dem Prinzip des Stromspiegels, bildet quasi eine Erweiterung dessen.
Wir haben uns bereits die Einführung, die Grundlagen zum einfachen Stromspiegel angeschaut. Die Kenntnisse hierzu sind nun Voraussetzung.
Ziel
Bei dem normalen Stromspiegel besteht die Möglichkeit das Ic1 nicht dem Ic2 entspricht, dazu später mehr.
Die Wilson-Stromquelle hat nun die Aufgabe dies zu unterbinden.
Durch den weiteren Transistor werden beide Ströme in diesem Fall wieder auf den gleichen Wert gebracht. Die Wilson-Stromquelle erhöht den Ausgangswiderstand und bildet eine Stromgegenkopplung.
Schaltung
Formelsammlung
Einführung der Schaltung
Betrachtet man die Schaltung, fällt auf das der Transistor 3, den Unterschied zum einfachen Stromspiegel bildet.
Beim normalen Stromspiegel kann es sein das die Kollektor-Emitterspannungen von Transistor 1 größer ist als die Uce Spannung von Transistor 2.
Aufgrund des endlichen Ausgangswiderstands entstehen so unterschiedliche Kollektorströme.
Genau diesen Effekt vermeidet der zusätzliche Transistor 3. Er arbeitet als Regelstufe für den Ausgang.
Funktion schnell erklärt
Wie funktioniert nun dies?
In die Basis des T3 fließt ein Teil des Referenzstromes.
Der Emitterstrom des T3 ist Teil der Stromspiegelung.
Bestenfalls herrscht bei Ic1 = Ic2 ein Gleichgewicht. Entsteht ein Ungleichgewicht, wird dies von Ib3 ausgeregelt.
Funktion ausführlich erklärt
Schritt 1:
Kollektorstrom Ic2 erhöht sich.
Schritt 2:
Dadurch erhöht sich auch der Ie3.
Schritt 3:
Durch die Spiegelung erhöht sich dann auch Ic1.
Schritt 4:
Die Erhöhung von Ic1 führt zu einem Basisstrom-Entzug für T3.
Schritt 5:
Das wirkt wiederum begrenzt den Kollektor bzw. Emitterstrom durch den T3.
Schritt 6:
Ic2 sinkt wieder.
Zusammenfassung:
Steigt Ic2 an, wird er durch den Transistor 3 begrenzt bzw. wieder auf Normalgröße gebracht.
Alternative
Eine Alternative zur Wilson Stromquelle ist der sogenannte Kaskoden-Stromspiegel bei diesem wird ebenfalls der Ausgangswiderstand erhöht.
Auch die negative Eigenschaft, das wir einen verringerten Ansteuerbereich der Ausgangsspannung haben, besitzt die Wilson-Stromquelle.
