Este documento describe diferentes tipos de fuentes de corriente estables y cargas activas. Explica cómo funcionan las fuentes de corriente Wildar y Wilson de dos y tres transistores respectivamente, así como sus ecuaciones para calcular la corriente de salida. También define las cargas activas como fuentes de corriente que reemplazan resistencias de carga para obtener una alta impedancia sin grandes caídas de voltaje ni disipación.

1. Fuentes de Corriente
Wilson. Wildar y Cargas Activas
• Veremos como funcionan y diseñan
otros dos tipos de fuentes de
corriente más estables y las cargas
activas en reemplazo de
resistencias de carga.

2. Fuente de Corriente Wildar
La fuente de corriente Wildar que se ilustra en la figura 3 es frecuentemente
para hacer fuentes de corrientes de valores bajos. En el circuito de la figura 3
asumimos que ambos transistores son idénticos. La función de la resistencia
RE es hacer que VBE1 y VBE2 difieran.
En esta configuración VBE1 es menor que VBE2 y + VC C
consecuentemente IC1 es menor que IC2 [Ec. 2]. La IR R
naturaleza simétrica de la malla base-emisor causa C a rg a
<
que el circuito actué como un lente en vez de un Ic 2 B
Ic 1
espejo. De hecho Q2 VCC y R establecen la corriente
<
>
Ib 2 Ib 1
Q 2 +< >
+ Q 1
de referencia IR, y RE determinan el grado en el cual _ V be2 V be1_
IC1es menor que IR. La ecuación de KVL de la malla Re
emisor-base de la figura 3 es: F ig 3
VBE2 = VBE1 + (IB1 + IC1).RE
O sea
VBE2 – VBE1 = ΔVBE = (IB1 + IC1).RE (8)
Como se indica en la ecuación 1, la corriente de colector de un transistor
depende fuertemente del voltaje base-emisor. Para transistores PNP

3. Idénticos, IC1, e IC2 están dadas por la ecuación 1 y su relación en la
ecuación 2. La ecuación 2 puede reescribirse aplicando el logaritmo natural
a ambos lados como:
VBE2 – VBE1 = ΔVBE = VT ln[IC2/IC1] (9)
Comparando ΔVBE en la ecuación 8 y 9 resulta que:
RE = {VT / (IC1 [1 + 1/β])}.ln IC2/IC1 (10)
La corriente de referencia IR dada en la ecuación 4 con la expresión KVL
para la malla que contiene VCC, Q2 y R es la misma que en la figura 1(a) y 3.
La expresión de KCL es: IR = IC2 + IB2 + IB1
Si se reescribe como:
IR = IC2[1 + 1/β] + IC1/β (11)
Como deseamos que IC1 sea menor que IC2, el término IC1/β puede ser
quitado en la ecuación 11. Combinando la ecuación 4 y 11 da:
IC2 = [β/(β+1)].[(VCC – VBE2)/R] ≈ (VCC – VBE2)/R (12)
Para β>>1.
El valor de IC2 determinado en la ecuación 12 y como IC1 es un valor
específico de corriente, la resistencia RE se calcula a partir de la ecuación 10
La resistencia de salida Ro de la fuente de corriente Wildar se calcula
usando el circuito equivalente para BJT de pequeña señal.

4. Veamos que Ro = ro (1 + gm RE), claramente, este valor es más grande que
ro, la resistencia de salida de un espejo de corriente sencillo. Observe que
si RE = 0, será Ro = ro, entonces podemos atribuir el incremento de Ro a la
presencia de RE. El uso de RE es una forma de realimentación, la cual,
incrementa los niveles de resistencia en el circuito.
Fuente de corriente Wilson de tres transistores
La relación de la fuente de corriente y de referencia IC/IR difiere de la
unidad por 2/β. Para valores típicos de β, la diferencia de 1% o 2% es
despreciable. En suma, los amplificadores integrados también emplean
transistores PNP de bajo β como fuentes de corriente para los cuales la
diferencia entre IC e IR es un poco porcentaje. Para hacer IC más cercano
a IR, como se requiere en algunas aplicaciones, a menudo se usan
fuentes de corriente de tres transistores. Estas fuentes se llaman
fuentes de corriente Wilson, la figura 4(a) y una fuente de corriente con
ganancia en la figura 4(b). Transistores idénticos se usan a menudo en
los circuitos.
En la fuente de corriente de la figura 4(a) IC1 puede expresarse como:

5. IC1 = {(β2+ 2β)/(β2 + 2β + 2)}.IR = {(β2 + 2β)/(β2 + 2β + 2)}.[(VCC – 2VBE)/R] (13)
La diferencia IC1 – IR = 2IR/(β2 + 2β + 2), claramente, esta diferencia es
extremadamente pequeña para valores modestos de β. Por ejemplo, si β =
20, IC1 / β = 220/221 e IC1 difiere de IR por menos del 0,5%; si β = 100, IC1/β =
5100/5101, es casi el 0,02%, estos valores también indican que las
variaciones en el β tienen poco efecto sobre IC1. Típicamente, cambios en IC
del orden de unas pocas centésimas de porcentaje ocurren para Vcambios de+ CC
β del 100%. +VCC
La resistencia de salida en la fuente de
Ic 1
corriente Wilson es sustancialmente IR R
IR
<
mayor que ro de Q1, entonces el Q1 R
<
Ic
<
transistor Q2 conectado como diodo Q3
<
actúa como una resistencia de emisor. Q3 Q2 Q2 Q1
La fuente de corriente IC1 en el circuito (a ) (b )
de la figura 4(b) puede deducirse como F ig . 4
IC1 = IR{[β(β +1)]/[β2 + β + 2]} (14)
La similitud de las ecuaciones 13 y 14 indican que IC1 para el circuito de la
figura 4(b) escencialmente independiente del β. La resistencia de salida

6. En esta fuente es ro de Q1. Sin embargo, se puede incrementar usando
resistencias de emisor en Q1 y Q2. Las dos resistencias pueden ser usadas
para hacer IC1 diferente de IR
Carga activa
Se llama carga activa a las fuentes de corriente que remplazan a
resistencias de carga, como las resistencias de colector de los transistores
de un par diferencial, de un acoplador de nivel, la resistencia de emisor de
un circuito colector común, con el fin de beneficiarse de la gran impedancia
que presentan sin tener una caída de voltaje grande, ni una gran
disipación, así como el poco espacio que ocupan al ser fabricadas dentro
de un IC.