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Elektronischer Stromspiegel

Prinzip eines Stromspiegels

Ein elektronischer Stromspiegel ist eine Schaltung mit drei Anschlüssen. Der Ausgang Out erzeugt einen Strom Iout der dem Strom Iᵢₙ, der in den Eingang fließt, entspricht.

Iout = Iᵢₙ
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Bild 1: Prinzip des Stromspiegels

Damit können wir den Strom durch den Widerstand R₂ über den Widerstand R₁ steuern. Der Eingangsstrom Iᵢₙ kann jedoch auch aus einer anderen Schaltung kommen. Ebenso kann der Ausgangsstrom in eine andere Schaltung fließen. Es gibt auch Stromspiegel bei denen der Ausgangsstrom ein Vielfaches oder ein Bruchteil des Eingangsstroms ist:

Iout = k * Iᵢₙ

Mit dem Übersetzungsfaktor k. Wir werden in den meisten Fällen mit einen Übersetzungsfaktor k=1 arbeiten, d.h. Iout=Iᵢₙ

Grundschaltung eines Stromspiegels

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Bild 2: Grundschaltung eines Stromspiegels

Wir betrachten zunächst die Grundschaltung eines Stromspiegels. Sie besteht aus nur zwei Transistoren.

Wir haben einen Transistor dessen Basis und Kollektor verbunden sind. Die Basis des zweiten Transistor ist dort ebenfalls angeschlossen. Dieses ist der Eingang des Stromspiegels. Der Ausgang ist der Kollektor des zweiten Transistors.

Um die Schaltung zu verstehen, müssen wir uns zunächst ansehen, wie sich ein Transistor mit verbundener Basis und Kollektor verhält.

Die Transistor-Diode

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Bild 3: Transistor-Diode

Eine Schaltung, bei der Basis und Kollektor eines Transistors verbunden sind, wird als Transistor-Diode bezeichnet.

Eines ist schon mal klar, die Spannung an der Basis eines Transistors ist etwa 0,6V. Die Spannung am Kollektor von T1 also kann nicht höher als 0,6V sein.

Wir beginnen mit einer Messung, um das Verhalten eines Transistors zu untersuchen: Messung der Kennlinie eines Transistors

Diese Ergebnisse werden wir verwenden, um den Stromspiegel zu erklären. Erklärung des Stromspiegels

Die Eigenschaften des vorgestellten Stromspiegels lassen sich durch eine einfache Maßnahme verbessern. Stromspiegel mit besseren Eigenschaften

Abschließend untersuchen wir, wie mit einem Stromspiegel kleine Spannungen gemessen werden können. Kleine Spannungen mit dem Stromspiegel messen