基本的恒流源电路主要是由输(shū)入级和输出级构成,输(shū)入(rù)级提供参考电流,输出级输(shū)出需(xū)要的(de)恒定(dìng)电(diàn)流。恒流源电路(lù)就是要(yào)能(néng)够提供一个稳定的电流(liú)以(yǐ)保证其它电路稳定工作的(de)基础。即要求恒流源电(diàn)路输出恒(héng)定(dìng)电流,因此作为输出级(jí)的器件(jiàn)应该是具有饱和输出电流的伏安(ān)特性(xìng)。
这可以采用工(gōng)作于输出电(diàn)流(liú)饱(bǎo)和状(zhuàng)态的(de)双极(jí)结型晶体管或者金氧半场效晶体(tǐ)管来实现。为了保证输出(chū)晶体(tǐ)管的电流稳(wěn)定(dìng),就(jiù)必(bì)须要满足两个条件:
其输入电压要(yào)稳定——输(shū)入级需要是(shì)恒压源(yuán)。
输(shū)出晶体管(guǎn)的输出电阻(zǔ)尽量大——输(shū)出级需要是恒(héng)流源(yuán)。
四种恒流源电(diàn)路(lù)分析:
在改进型差动放大器中,用(yòng)恒流源取(qǔ)代射极(jí)电阻RE,既为(wéi)差动放大电路(lù)设置了合适的静态工(gōng)作电流(liú),又大大增强了共模负反馈作用,使(shǐ)电(diàn)路具(jù)有了更强的抑(yì)制共(gòng)模信号的能力,且(qiě)不需要很高的电源电压,所以,恒(héng)流源和(hé)差动(dòng)放大电路简(jiǎn)直是一对绝配(pèi)!
恒流源既可以为放大(dà)电路提供合适的静(jìng)态(tài)电流(liú),也(yě)可以作(zuò)为有源(yuán)负(fù)载取代高阻值(zhí)的(de)电阻,从而增大放大电路的电压放大倍数。这种用法在集(jí)成运放电(diàn)路中(zhōng)有非常广泛的应(yīng)用(yòng)。本节将介绍(shào)常见(jiàn)的恒流(liú)源电路以(yǐ)及作为有源(yuán)负载的应用(yòng)。
镜像恒流(liú)源电路(lù)
如下(xià)图所示为镜(jìng)像恒流源电路,它(tā)由两只特性完全相(xiàng)同的管子VT0和VT1构成(chéng),由于VT0管的c、b极连接,因此UCE0=UBE0,即VT0处于放大状态,集电极电流IC0=β0*IB0。另外,管子VT0和(hé)VT1的b-e分别连接,所(suǒ)以它们的基极(jí)电(diàn)流IB0=IB1=IB。设电(diàn)流(liú)放大系数β0=β1=β,则两管集电极电流IC0=IC1=IC=β*IB。可见,由于电路(lù)的这种特殊接法,使两(liǎng)管集电极IC1和IC0呈镜像关系(xì),故(gù)称此电路为(wéi)镜像恒流源(IR为基准电流,IC1为输出(chū)电流(liú))。
镜像恒流源电路简单,应用(yòng)广泛(fàn)。但是在电源电压一定时,若(ruò)要求IC1较大,则(zé)IR势必增大,电阻R的功耗就增大,这是(shì)集(jí)成电路中(zhōng)应当避免的;若要求IC1较小,则IR势(shì)必也小,电阻R的数值就很大,这在集成电路中很难(nán)做到,为此,人们就(jiù)想到用其他方(fāng)法解决,这样(yàng)就衍生(shēng)出其(qí)他(tā)电流源电路(lù)。
比例恒流源电路
如下图所示为比例(lì)恒(héng)流源电路,它(tā)由两只特性完全相同的管子VT0和VT1构(gòu)成,两(liǎng)管的发射极分别串(chuàn)入电阻Re0和Re1。比例恒流电(diàn)路源改变(biàn)了IC1≈IR的关系,使IC1与IR呈比例关系,从而克服了镜像恒流源电路的缺点。与典型的静(jìng)态工(gōng)作点(diǎn)稳定(dìng)电路一样,Re0和(hé)Re1是电(diàn)流负反(fǎn)馈电阻,因此与镜像恒(héng)流源(yuán)电(diàn)路(lù)相比,比例恒流源的输出电流IC1具有更高的(de)稳(wěn)定性。
微(wēi)变恒流源电路(lù)
若Re0很(hěn)小甚至于为(wéi)零,则Re1只采用较小的电(diàn)阻就能获得较小(xiǎo)的输出电流,这种电路称为(wéi)微变恒(héng)流源,如下图所示(shì)。集成运(yùn)放输入级静态电流很小,往往只有几十(shí)微安,甚至(zhì)更小,因此微(wēi)变电流(liú)源主(zhǔ)要应用于集成运(yùn)放输入(rù)级(jí)的有源负载。
多路(lù)恒流源电路
集成运放是一个多级放大电路,因而需要多路恒流(liú)源(yuán)电路分别给各级提供合(hé)适的静态电流。可以利用一个基准电流去获(huò)得(dé)多(duō)个不同(tóng)的(de)输出电流,以适应各级的需(xū)要(yào)。下图(tú)所示(shì)电路(lù)是(shì)在比(bǐ)例恒(héng)流源(yuán)基础上(shàng)得(dé)到的多路恒(héng)流源电(diàn)路(lù),IR为基准电流,IC1、IC2和IC3为三路输出(chū)电流。由于各管的b-e间电(diàn)压UBE数(shù)值大致相(xiàng)等,因(yīn)此可得近似(sì)关系:
IE0Re0≈IE1Re1≈IE2Re2≈IE3Re3
当IE0确定后,各级只要选择合适的电阻,就可以得到(dào)所需的(de)电流。
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