Descubre qué es un espejo de corriente, cómo funciona, sus aplicaciones en electrónica y las variaciones para mejorar su precisión.
Introducción al espejo de corriente
El espejo de corriente es un concepto fundamental en el campo de la electrónica. Esta disposición de transistores permite una copia precisa de la corriente de un circuito a otro, de ahí su nombre.
La principal utilidad del espejo de corriente es la generación de corrientes constantes y el aislamiento de etapas en circuitos integrados analógicos. Debido a su precisión y fiabilidad, los espejos de corriente son una pieza clave en dispositivos electrónicos como amplificadores operacionales, convertidores de digital a analógico y muchos otros circuitos electrónicos.
Funcionamiento de un espejo de corriente
Un espejo de corriente básico consiste en al menos dos transistores del mismo tipo (ya sea NPN o PNP en los BJT, y NMOS o PMOS en los FET). Uno de los transistores, el transistor de referencia, tiene una corriente conocida que fluye a través de él. Esta corriente se «espeja» en el otro transistor, el transistor de salida.
Los transistores deben estar en la misma región de operación (activa en BJT y saturación en FET) para que la corriente pueda reflejarse con precisión. El voltaje VBE para los BJT, y VGS para los FET, deben ser iguales en ambos transistores para que estén en la misma región de operación.
- Transistores BJT: En un espejo de corriente con transistores BJT, la corriente de colector de los transistores es proporcional a su voltaje base-emisor (VBE). Si los dos transistores son idénticos y sus voltajes VBE son iguales, entonces sus corrientes de colector también serán iguales.
- Transistores FET: En un espejo de corriente con transistores FET, la corriente de drenaje es proporcional al cuadrado de su voltaje compuerta-fuente (VGS). Si los dos transistores son idénticos y sus voltajes VGS son iguales, entonces sus corrientes de drenaje también serán iguales.
A pesar de su simplicidad, el espejo de corriente tiene limitaciones en la práctica debido a factores como las variaciones en las características de los transistores y las fluctuaciones de temperatura. Sin embargo, se han desarrollado varias mejoras y variaciones para superar estas limitaciones, las cuales discutiremos en la próxima sección.
Mejoras y variaciones en el espejo de corriente
Existen diversas formas de mejorar la precisión de un espejo de corriente y superar sus limitaciones inherentes. Aquí se presentan algunas de las mejoras y variaciones más comunes.
- Espejo de corriente de Wilson: Una mejora popular del espejo de corriente es el espejo de corriente de Wilson, que utiliza tres transistores en lugar de dos. Este diseño mejora la precisión y reduce la dependencia de la corriente de salida respecto al voltaje de salida.
- Espejo de corriente de Widlar: Otra variación es el espejo de corriente de Widlar, que agrega una resistencia en la emisora del transistor de referencia para permitir espejar corrientes más pequeñas que las que permitiría un espejo de corriente básico.
- Espejo de corriente cascode: En el espejo de corriente cascode, se utiliza un transistor adicional para reducir la salida de Miller, lo que mejora la frecuencia de respuesta y la estabilidad.
Estos son solo algunos ejemplos de las muchas variaciones del espejo de corriente. Cada una tiene sus propias ventajas y desventajas, y la elección del diseño adecuado depende de las necesidades específicas de la aplicación.
Conclusión
En resumen, el espejo de corriente es una herramienta fundamental en electrónica que permite copiar una corriente de un circuito a otro con alta precisión. Aunque los espejos de corriente básicos tienen limitaciones, existen numerosas mejoras y variaciones que pueden adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones.
El entendimiento y uso eficiente del espejo de corriente es esencial para cualquier ingeniero de electrónica, y su relevancia se mantiene a pesar de los avances en la tecnología de los semiconductores. En su simplicidad radica su belleza, ya que incluso con un par de transistores, es posible lograr una función tan crucial en la operación de los circuitos electrónicos.
