三極管電流源電路

1、時間： 2010-01-02 15:47:53 來源： 資料室 作者：三極管電流源電流源是模擬集成電路中廣泛使用的一種單元電路，如圖編號 :1529 更新日期20120223 0035301 所示。對電流源的主要要求是：1 ）能輸出符合要求的直流電流Io2 ）交流電阻盡可能大。圖 1 三極管電流源電路圖三極管射極偏置電路由Vcc、 Rb1 、 Rb2 和 Re 組成，當Vcc 、 Rb1 、 Rb2、 Re 確定之后，基極電位VB 固定（ Ib 一定），可以推知Ic 基本恒定。從三極管的輸出特性曲線可以看出：三極管工作在放大區(qū)時，Ic 具有近似恒流的性質(zhì)。當Ib 一定時，三極管的直流電阻， V

2、CEQ 一般為幾伏，所以RCE 不大。交流電阻為，為幾十千歐至幾百千歐。1 MOS 單管 電流 源耗盡型 MOS 管組成單管電流源，如圖2 所示。由交流等效電路圖3 得：在分立元件電路中和某些模擬集成電路中，常用JFET 接成的電流源。圖 2 耗盡型 MOS 管電流源圖 3 交流等效電路2 基本鏡像電流源基本鏡像電流源電路如圖4 所示。圖 4 基本鏡像電流源電路CEO1 = I CEO2）。T1 、 T2 參數(shù)完全相同（即 1= 2 ， I原理：因為V BE1 = V BE2，所以 I C1 = I C2I REF 基準電流：推出，當 >>2 時，I C2 = I C1 I REF

3、優(yōu)點：（ 1 ） IC2 IREF，即 IC2不僅由 I REF確定，且總與IREF 相等。（ 2 ） T1 對 T2 具有溫度補償作用，I C2 溫度穩(wěn)定性能好（設(shè)溫度增大，使I C2 增大，則I C1 增大，而I REF一定，因此I B 減少，所以I C2 減少）。缺點：（ 1 ） I REF（即I C2）受 電源 變化的影響大，故要求電源十分穩(wěn)定。（ 2 ）適用于較大工作電流（mA 數(shù)量級）的場合。若要I C2 下降，則R 就必須增大，這在集成電路中因制作大阻值電阻需要占用較大的硅片面積。3 ）交流等效電阻Ro 不夠大，恒流特性不理想。4） IC2 與 I REF的鏡像精度決定于 。當

4、較小時，I C2與 IREF 的差別不能忽略。3. 帶有緩沖級的基本鏡像電流源（改進電路一）圖 5 基本鏡像電流源電路圖 5 是帶有緩沖級的基本鏡像電流源，它是針對基本鏡像電流源缺點（4 ）進行的改進，兩者不同之處在于它增加了三極管T3 ，其目的是減少三極管T1 、三極管T2 的 IB 對 IR 的分流作用，提高鏡像精度，減少 值不夠大帶來的影響。此時鏡像成立的條件為 1（ 3+1）>>2 ，這條件比較容易滿足?；蛘哒f，要保持同樣的鏡像精度，允許T的 值相對低些。4. 比例電流源（改進電路二）3 ）進行的改進，其中Re1= Re2，圖 6 是帶有發(fā)射極電阻的鏡像電流源，它是針對基本

5、鏡像電流源缺點（兩管輸入仍有對稱性，所以：圖 6 鏡像電流源及其等效電路求 T2 的輸出電阻Ro：輸出阻值較大，所以這種電流源具有很好的恒流特性。溫度穩(wěn)定性比基本的電流源好得多。若此電路Re 1 不等于Re 2，則：Vbe1 + I e1 Re1 = Vbe2 + I e2 Re2（式中，I E1 即 I R， I E2 即 Io ）Io 參數(shù)對稱的兩管在I C相差 10 倍以內(nèi)時，| VBE1 -V BE1 |<60mV所以，如果Io 與 IR接近，或I R較大，則VBE 可忽略。即只要合理選擇兩T 射極電阻的比例，可得合適的Io 、 Ro。因此，此電流源又稱為比例電流源。5 微電流源

6、有些情況下，要求得到極其微小的輸出電流I不大的情況下得到微電流I C2。原理：當I R一定時，Io 可確定為：C2Re1=0 ，如圖 7 即可以在Re2Io可見，利用兩管基- 射電壓差 VBE 可以控制Io 。由于作電流 微電流源。 VBE 的數(shù)值小，用阻值不大的Re2即可得微小的工微電流源特點：1 ） T1 ， T2 是對管，基極相連，當Vcc、 R、 Re2已知時， （略去 VBE），當 VBE1、 VBE2為定值時，也確定了。（ 2 ）當 VCC 變化時，I REF、 VBE 也變化，由于Re 2 的值一般為千歐級，變化部分主要降至Re2 上，即 VBE2<< VBE1，則

7、IC2 的變化遠小于I REF的變化。因此電源電壓波動對工作電流I C2影響不大。（ 3 ） T1 管對 T2 管有溫度補償作用，I C2 的溫度穩(wěn)定性好?？偟恼f來，電流“小 ”而 “ 穩(wěn) ”。小 R 不大時I C2 可以很小（微安量級）。穩(wěn) Re2（負反饋）使恒流特性好，溫度特性好，受電源變化影響小。進一步，電流的數(shù)學關(guān)系為：IoR e2=V BE1 -V BE2而 IC若則 IC2 Re = 26ln10 60mV即電流每增加10 倍， IC2 Re總是增加60mV 。因此得到電流每增加10 倍， Re 上的電壓增加60mV 的簡單數(shù)學關(guān)系式，使計算十分方便。思考：若要求提供10 A 的輸

8、出電流，使用Vcc=6V 的電源，R=19k，你如何設(shè)計這個電流源？答案6 串接電流源為獲得更高的輸出電阻，利用T3 ， T4 組成的基本電流源代替Re1 ， Re2，主要是用T4 的輸出電阻代替Re 2 。由圖 8 得：再由電路圖及等效電路圖9 可求出輸入電流Io 及輸出電阻Ro圖 8 串接電流源電路圖圖 9 等效電路圖Ro7 電流源的主要應(yīng)用前面曾提到，增大Rc 可以提高共射放大電路的電壓增益，但是，Rc 不能很大，因為在集成工藝中制造大電阻的代價太高，而且，在電源電壓不變的情況下，Rc 越大，導致輸出幅度越小。那么，能否找到一種元件代替 Rc ，其動態(tài)電阻大，使得電壓增益增大，但靜態(tài)電阻較小，因而不致于減小輸出幅度呢？自然地，可以考慮晶體管恒流源。由于電流源具有直流電