Espejo de corriente Wilson controlado por voltaje (con amplificador operacional) que en realidad no puede reflejar (algo falta)

Question

Estoy trabajando en un circuito de espejo de corriente y tengo un pequeño problema. Tengo un circuito de espejo de corriente, que se supone que, bueno, replica la corriente, excepto que la corriente en la parte "copia" no tiene nada que ver con la corriente original, según circuitlab.

Claramente, no entiendo algo, pero no puedo averiguar qué exactamente.

Circuito:

Se supone que es controlado por voltaje, V1 puede variar. El circuito en la izquierda (corriente a ser copiada) tiene los correcto 10uA, pero el de la derecha tiene unos 800+ uA, y si quito la resistencia a la derecha, mi expectativa es tener 10uA porque se supone que copia la corriente de la izquierda (que en realidad espero independientemente de la resistencia siempre que haya suficiente tensión de alimentación), excepto que se convierte en un amperio entero o más o algo así. Nada como lo que espero. Así que definitivamente no entiendo algo.

La corriente "copia" tiene mucho más corriente base en Q3/Q4, lo cual, bueno, tiene sentido, dado que hay mucha más corriente del colector. ¿Por qué tho.

Intenté mover R2 encima de los transistores, entre la alimentación y Q4. No hay diferencia visible, todavía hay corrientes más grandes en la copia.

Pregunta: ¿por qué mi corriente no se copia con o sin R2? ¿Qué estoy pasando por alto? ¿Por qué Q4/Q3 están conduciendo mucho más?

Sub-pregunta: ¿cómo hago una fuente de corriente controlada por voltaje que pueda copiar?

EDIT: tal vez debería solo conectar la salida del amplificador operacional a la base y NO al colector del circuito de la izquierda?

EDIT 2: conecté ambos colectores a una fuente de 5V en la simulación, solo las bases a la salida del amplificador operacional. Mismo problema.

Answer 1

El problema que veo es que estás descuidando que el espejo de corriente de Wilson utiliza solo los dos colectores superiores como fuente de referencia y salida de sumidero, o viceversa con PNP. Pero aquí estás detectando la corriente del emisor para controlarla con un voltaje de referencia. Dado que Ie=Ib+Ic crea un voltaje ligeramente diferente, esto se amplifica por la ganancia de voltaje del lado izquierdo. Si eliges una corriente grande en el lado derecho con, digamos, Re=100, entonces puedes atenuar la ganancia de voltaje y las proporciones de corriente coincidirían en cierta medida con las proporciones de Re.

Pero el verdadero problema es que estás detectando y regulando la corriente del emisor en lugar de la corriente del colector en tu diagrama.

Answer 2

A menudo, el objetivo en un espejo de corriente es tener corrientes idénticas en ambos lados del espejo. Esa es la razón para usar un espejo de beta mejorado, un espejo de Wilson o un espejo de Wilson mejorado (como tienes ahí). La razón habitual para colocar resistencias de igual valor en los emisores es para la degradación para reducir los efectos de cualquier desajuste de Vbe en los transistores para mantener las corrientes coincidentes en los dos lados lo más estrechamente posible. A veces se ve que se omite una de las resistencias de emisor y esto se llamaría espejo de corriente de Widlar (Bob) y se usa para desajustar intencionalmente las corrientes en los dos lados del espejo para generar una corriente baja.

Para hacer que las dos corrientes sean iguales, usa resistencias de emisor de igual valor y luego coloca tu resistencia de carga en el circuito del colector del transistor de la parte superior derecha (Q4).

Answer 3

R1 y R2 no están emparejados. Por lo tanto, si la caída de voltaje a través de cada uno es la misma, debe haber R1/R2 veces la corriente en R2 que en R1.