基本的(de)恒流(liú)源电路主(zhǔ)要(yào)是由(yóu)输入级(jí)和输出(chū)级(jí)构成,输入级提(tí)供参考电流,输出级输出需要的恒(héng)定电流。恒流源电路就是要能够提(tí)供一(yī)个稳定的电流以保证其它电(diàn)路稳定(dìng)工作的(de)基础。即(jí)要求恒流源电路(lù)输出恒定电流(liú),因此作(zuò)为输出级的器(qì)件(jiàn)应该是具有饱和输出电流(liú)的伏安特性。
这可以采用工作于输出电流(liú)饱和状态的双极结型晶体管或者金氧半场效晶体管来实现。为了保证输出晶体管的电流稳定,就必须要(yào)满足两(liǎng)个条件:
其输入电压要稳定(dìng)——输入级需要是恒压源(yuán)。
输(shū)出晶体(tǐ)管的输出电阻尽量(liàng)大——输出级需要是恒(héng)流源。
四种(zhǒng)恒(héng)流源(yuán)电路分析:
在改进(jìn)型(xíng)差动放大(dà)器中,用恒流源取代射极电阻RE,既为差动放大电路设置了合适的静态工(gōng)作电流,又大大增强了共模负(fù)反馈(kuì)作用,使电路具有了更强的抑制共模信号的能力(lì),且不需(xū)要很高(gāo)的电(diàn)源电压(yā),所以,恒流源和(hé)差动放大电(diàn)路简直是一对绝配!
恒流源既可以为(wéi)放大电路提供合适的静态(tài)电流,也可以作(zuò)为有源负载取代高阻值的电(diàn)阻,从而增大放大电路的(de)电压放大倍数。这(zhè)种用法在集(jí)成运(yùn)放(fàng)电路中(zhōng)有非常广泛的(de)应用。本(běn)节将介(jiè)绍(shào)常见的恒流源电路以及(jí)作为有源负载(zǎi)的应用。
镜像恒流(liú)源电路
如下(xià)图所示为(wéi)镜像(xiàng)恒(héng)流(liú)源电路,它由两(liǎng)只特性完全相同的管子VT0和VT1构成,由于VT0管的c、b极连接,因此UCE0=UBE0,即VT0处于放大状态,集电(diàn)极电流IC0=β0*IB0。另外,管子VT0和VT1的b-e分别(bié)连(lián)接,所以它们(men)的基(jī)极电流IB0=IB1=IB。设(shè)电流放(fàng)大系数β0=β1=β,则两管(guǎn)集电极电流IC0=IC1=IC=β*IB。可(kě)见,由(yóu)于电路的这种(zhǒng)特殊接法,使(shǐ)两管集电极IC1和IC0呈(chéng)镜像(xiàng)关(guān)系,故称此电(diàn)路为镜像恒流源(IR为基准电流,IC1为输(shū)出(chū)电(diàn)流)。
镜(jìng)像恒流源电路(lù)简(jiǎn)单(dān),应(yīng)用广泛(fàn)。但是在电源电压一定时,若要求(qiú)IC1较大,则IR势必(bì)增大,电阻R的(de)功耗就(jiù)增(zēng)大,这是集成电路中应当避免(miǎn)的;若要求IC1较小,则IR势必也小,电阻R的数值就很大,这在集成(chéng)电路中很难做到,为此,人们就想到(dào)用其(qí)他(tā)方法解决(jué),这(zhè)样就(jiù)衍生(shēng)出其他电流源电路。
比例恒流源电路
如下图所示为比例恒流源电路,它(tā)由两(liǎng)只特性完全(quán)相(xiàng)同的管子VT0和VT1构成(chéng),两管的发射极分别串入电阻Re0和(hé)Re1。比例恒流电路源改变了IC1≈IR的关系,使IC1与IR呈比例关系,从而克服了镜像(xiàng)恒流源电(diàn)路(lù)的缺点。与典型(xíng)的(de)静态(tài)工作点稳定电路一样,Re0和Re1是电流负反馈电(diàn)阻,因此(cǐ)与镜像恒流源电路相比,比(bǐ)例恒(héng)流源的(de)输出电流IC1具有更高的稳定性。
微变恒流源电路(lù)
若Re0很小甚至(zhì)于为零,则Re1只采用较小的电阻就能(néng)获得(dé)较小的输出电流,这种电路称为微变恒流源,如(rú)下图所(suǒ)示。集成(chéng)运放输(shū)入级静态(tài)电流很小,往往(wǎng)只有(yǒu)几十微(wēi)安,甚至更小,因此微(wēi)变电流源主要应用于集成运放输入级的有源负载。
多路恒流源电路
集成运放是一个多级放大电路,因而需要(yào)多路恒(héng)流(liú)源电(diàn)路分别给各(gè)级提供合适的(de)静态电(diàn)流。可以利用一个基准电流去获得多个不同的输出电流,以适应各级的需(xū)要。下(xià)图所示电路是在(zài)比(bǐ)例恒流源基础上得到的多路恒流源电路,IR为基准电流,IC1、IC2和IC3为三路输(shū)出(chū)电流。由于各管的b-e间电压UBE数值大致相等,因此(cǐ)可得近似(sì)关系:
IE0Re0≈IE1Re1≈IE2Re2≈IE3Re3
当(dāng)IE0确定后,各级只要选择合适的电阻,就可以得到所需的(de)电流。
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