Sursa de curent Widlar

Sunt deosebit de multe aplicaţii în care sunt necesari curenţi de polarizare de valoare foarte mică de ordinul a 5-20uA (montaje echipate cu traductoare).

De asemenea, aceste valori ale curenţilor de polarizare se întâlnesc şi în cazul etajelor de intrare cu cuplaj în emitor, valori impuse de curenţii de Intrare ce au şi ei valori foarte mici.

Aceşti curenţi de polarizare se pot obţine utilizând surse clasice de curent, însă ţinând seama de valorile tensiunilor de alimentare uzuale (15-30 V), valorile rezistenţelor ce ar echipa aceste surse de curent ar fi destul de ridicate (500-1000). Există posibilitatea obţinerii unor valori mici pentru curenţii de polarizare, cu valori medii pentru rezistenţe, modificând sursa simplă de curent din fig. 1, conform celei din fig. 2.

Această configuraţie poartă denumirea de sursă de curent Widlar.

Specific acesteia este faptul că tranzistoarele T1, respectiv T2 nu mai lucrează la aceeaşi tensiune bază-emitor, aceasta realizându-se prin conectarea în emitorul tranzistorului T2 a rezistenţei R2. Pentru această configuraţie se poate calcula deosebit de simplu curentul de ieşire.

Respectând notaţiile specificate în fig. 2 şi aplicând legea a 20-a lui Kirchaff pe ochiul prezentat se poate obţine:

Pentru tranzistorul bipolar este valabilă relaţia:

în care:
VT=stensiune termică (26mV)
Ic=valoarea curentului de colector
Is=valoarea curentului de saturaţie

Utilizând (2) se obţine:

şi considerând pentru cele două tranzistoare:

relatia (3) devine:

Relaţia (5) constituie atât o relaţie de proiectare pentru calculul valorii rezistenţei R2 când se cunosc valorile curenţilor Ic1 şi Ic2, dar poate fi privită şi ca o ecuaţie transcendentă cu necunoscută lIc2, când se cunosc Ic1 şi R2.

Rezolvarea ecuaţiei transcendente este mai laborioasă şi se poate face ori aplicând metode numerice, ori prin încercări conform unui exemplu ce va urma, ori folosind tabelul oferit în acest material, obţinut pe calculator cu o precizie foarte ridicată, utilizând metode numerice.

Exemplu: Pentru circuitul din fig. 2 ştiind că Iref=3 mA şi R2=10K să se determine Ic2, neglijând curenţii de baza ai celor două tranzistoare.

Conform relaţiei (5) obţinem:

încercăm pentru început valoarea Ic2 = 15A şi obţinem

Deoarece rezultatul este negativ înseamnă că trebuie încercată o valoare a lui Ic2 mai mică: de ex: Ic2=12 A corespunzător căreia obţinem:

motiv pentru care vom creşte valoarea lui Ic2 I0 – KA şi obţinem:

deci cu bună aproximare se obţine Ic2 = 14 A.

Evident, această metodologie este deosebit laborioasă necesitând câteva etape.

Tabelul prezentat în acest articol previne acest dezavantaj oferind direct valorile Ic2, Iref(Ic1) şi R2. Astfel pe prima linie orizontală a labelului sunt a tabelului sunt date valori pentru lref, pe linia verticală valori pentru lc2, iar în tabel la intersecţia liniilor corespunzătoare sunt date valorile rezistenţei R2 exprimate T K.

Astfel, pentru exemplul mai sus considerat, pentru Iref = 3mA şi Ic2 = 14A se obţine valoarea R2 = 9,97K.

Menţionez că atât pentru Iref cât şi pentru sunt date majoritatea valorilor întâlnite în practică. In cazul în care din proiectare se doreşte a se lucra cu valori ale curenţilor uşor diferite de cele listate în tabel, se pot utiliza pentru rezistenţe valori obţinute prin mediere. De exemplu dacă se doreşte să se lucreze cu valorile:

Ic2 = 14A şi Iref = 3,24mA se va considera pentru R2 valoarea medie între valoarea corespunzătoare la Iref = 3mA (9,97K) şi valoarea corespunzătoare la Iref = 3,5mA (10,25K) adică:

Ing. Apostol CRISTIAN