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恒流源既可以为放大电路提供合适的静态电流也可以作为有源负载取代高阻值的电阻从而增大放大电路的电压放大倍数。这种用法在集成运放电路中有非常广泛的应用。本节将介绍常见的恒流源电路以及作为有源负载的应用为后续内容的学习进行知识储备。
镜像恒流源电路
如图1所示为镜像恒流源电路它由两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UCE0UBE0即VT0处于放大状态集电极电流IC0β0IB0。另外管子VT0和VT1的b-e分别连接所以它们的基极电流IB0IB1IB。设电流放大系数β0β1β则两管集电极电流IC0IC1ICβIB。可见由于电路的这种特殊接法使两管集电极IC1和IC0呈镜像关系故称此电路为镜像恒流源IR为基准电流IC1为输出电流。 图1 镜像恒流源电路
镜像恒流源电路简单应用广泛。但是在电源电压一定时若要求IC1较大则IR势必增大电阻R的功耗就增大这是集成电路中应当避免的若要求IC1较小则IR势必也小电阻R的数值就很大这在集成电路中很难做到为此人们就想到用其他方法解决这样就衍生出其他电流源电路。
比例恒流源电路
如图2所示为比例恒流源电路它由两只特性完全相同的管子VT0和VT1构成两管的发射极分别串入电阻Re0和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恒流源电路的缺点。
与典型的静态工作点稳定电路一样Re0和Re1是电流负反馈电阻因此与镜像恒流源电路相比比例恒流源的输出电流IC1具有更高的稳定性。
当Re0Re1时IC1仍然等于IR但此电路的IR由式2-4约定比式2-2的IR小一般用于前置放大器的输入级。 图2 比例恒流源电路
微变恒流源电路
由式2-3可知若Re0很小甚至于为零则Re1只采用较小的电阻就能获得较小的输出电流这种电路称为微变恒流源如图3所示。集成运放输入级静态电流很小往往只有几十微安甚至更小因此微变电流源主要应用于集成运放输入级的有源负载。 图3 微变恒流源电路
多路恒流源电路
集成运放是一个多级放大电路因而需要多路恒流源电路分别给各级提供合适的静态电流。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要。
图4所示电路是在比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为三路输出电流。由于各管的b-e间电压UBE数值大致相等因此可得近似关系
IE0Re0≈IE1Re1≈IE2Re2≈IE3Re32-6
当IE0确定后各级只要选择合适的电阻就可以得到所需的电流。 图4 多路恒流源电路
参考原文《图文并茂镜像恒流源电路分析》
