Electrónica II
2012/13
Fontes de corrente simples:
É frequente o uso de fontes de corrente constante, com valores de corrente de
referência e estáveis, nomeadamente para a polarização de circuitos integrados.
Circuito fonte de corrente básico baseado em MOSFET:
Considerando o seguinte circuito que representa uma fonte de corrente constante.
Como “Drain” (D) e “Gate” (G) estão ligados, o transístor Q1 opera em modo de
saturação, portanto:
I D1 
1 ' W 
k n   (VGS  Vt ) 2
2  L 1
Como as correntes em G, são nulas, então:
I D1  I REF 
VDD  VGS
R
Sendo IREF a corrente de referência
Podemos assim determinar R
Considerando que o transístor Q2 tem o mesmo VGS que Q1 e assumindo que também
opera em saturação, então:
VO  (VGS  Vt )
IO  I D2 
1 ' W 
k n   (VGS  Vt ) 2
2  L 2
Podemos assim relacionar a corrente de saída IO com a corrente de referência IREF:
IO
I REF
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
W L
W L
2
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Portanto a relação entre estas duas correntes é apenas determinada pela geometria
dos transístores, se Q1 e Q2 forem iguais e tendo como condição Q2 a operar em
saturação, ou seja:
VO  VGS  Vt
No limiar, quando:
VO  VGS
Ambos os transístores têm o mesmo VDS,
Então:
I O  I REF
Para valores maiores de VO, IO aumenta relativamente a IREF
Este tipo de circuito é também chamado de espelho de corrente.
Espelho de corrente baseado em MOSFET com múltiplas saídas:
Considerando o seguinte circuito, podemos determinar as correntes I2 e I3:
I 2  I REF
W L
W L
2
1
I 3  I REF
W L
W L
3
1
Para assegurar que ambos os transístores Q1 e Q2 operam na região de saturação:
VDS 2 , VDS 3  VGS1  Vt
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Ou seja:
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VD 2 , VD3  VSS  VGS1  Vt
Considerando os transístores Q4 e Q5 do tipo PMOS, e que I4 = I3, então:
I5  I4
W L
W L
5
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E, para mantermos Q5 na região de saturação, temos de assegurar que:
VD5  VDD  VGS 5  Vt
Circuito fonte de corrente básico baseado em BJT:
O circuito seguinte representa uma fonte de corrente simples baseada em transístores
BJT
Neste caso, ao contrário dos anteriores, a corrente de base não é nula. No entanto
podemos para já, e considerando que β é suficientemente grande, desprezar as
correntes de base IB.
A corrente IREF estabelece a tensão VBE tanto em Q1 como Q2 e se a área da Junção
Base-Emissor for igual para ambos, ou seja têm o mesmo valor de corrente de
saturação IS, então:
I O  I REF
Se a área da Junção Base-Emissor de Q2 for mQ1, então:
I O  mI REF
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Podemos agora analisar o circuito relativamente às correntes que circulam em cada
ramo e considerando que os transístores Q1 e Q2 são idênticos:
Como ambos os transístores têm o mesmo VBE então também têm a mesma IC, logo:

2
I REF  I C 1  
 
Então:
IO
I REF
Note que quando

IC

1

2 
2
I C 1   1  
   
    I O  I REF
No entanto esta diferença em muitos casos não deve ser desprezada, por ex. para β =
100 temos uma diferença entre as correntes de cerca de 2%.
Quando houver uma diferença na área da Junção Base-Emissor de Q2 = mQ1, ou
escrito de outra forma IS2 = m IS1, então:
IO
I REF

1
m
m 1

Exercício: demonstrar esta expressão
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