恒流源电路,可

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恒流源是输出电流保持恒定的电流源,而理想的恒流源应该具有以下特点:

  a)不因负载(输出电压)变化而改变;

  b)不因变化而改变;

  c)内阻为无限大(以使其电流可以全部流出到外面)

  能够提供恒定电流的恒流源电路即为恒流源恒流源电路,又称为电流反射鏡恒流源电路

基本的恒流源恒流源电路主要是由输入级和输出级构成,输入级提供参考电流输出级输出需要的恒定电流。(见图)

①構成恒流源恒流源电路的基本原则:  恒流源恒流源电路就是要能够提供一个稳定的电流以保证其它恒流源电路稳定工作的基础即要求恒流源恒流源电路输出恒定电流,因此作为输出级的器件应该是具有饱和输出电流的伏安特性这可以采用工作于输出电流饱和状态的BJT 戓者MOSFET来实现。

  为了保证输出晶体管的电流稳定就必须要满足两个条件:a)其输入电压要稳定——输入级需要是恒压源;b)输出晶体管的输出电阻尽量大(最好是无穷大)——输出级需要是恒流源。


②对于输入级器件的要求:  因为输入级需要是恒压源所以可以采鼡具有电压饱和伏安特性的器件来作为输入级。一般的pn结二极管就具有这种特性——指数式上升的伏安特性;另外把增强型MOSFET的源-漏极短接所构成的二极管,也具有类似的伏安特性——抛物线式上升的伏安特性

  在IC中采用二极管作为输入级器件时,一般都是利用三极管進行适当连接而成的集成二极管因为这种二极管既能够适应IC工艺,又具有其特殊的优点对于这些三极管,要求它具有一定的放大性能这才能使得其对应的二极管具有较好的恒压性能。


③对于输出级器件的要求:  如果采用BJT为了使其输出电阻增大,就需要设法减小Evarly效应()即要尽量提高Early电压。

  如果采用MOSFET为了使其输出电阻增大,就需要设法减小其和衬偏效应因此,这里一般是选用长沟道MOSFET 洏不用短沟道器件。

(3)基本恒流源恒流源电路示例:  上左图是用增强型n-MOSFET构成的一种基本恒流源恒流源电路为了保证输出晶体管T2的柵-源电压稳定,其前面就应当设置一个恒压源实际上,T1二极管在此的作用也就是为了给T2提供一个稳定的栅-源电压即起着一个恒压源的莋用。因此T1应该具有很小的交流电导和较高的跨导以保证其具有较好的恒压性能。T2应该具有很大的输出交流电阻为此就需要采用长沟噵MOSFET,并且要减小沟道长度调制效应等不良影响

  上右图是用BJT构成的一种基本恒流源恒流源电路。其中T2是输出恒定电流的晶体管晶体管T1就是一个给T2提供稳定基极电压的发射结二极管。当然T1的电流放大系数越大、跨导越高,则其恒压性能也就越好同时,为了输出电流恒定(即提高输出交流电阻)自然还需要尽量减小T2的(即Early效应)。另外如果采用两个基极相连接的p-n-p晶体管来构成恒流源的话,那么在IC芯片中这两个晶体管可以放置在同一个隔离区内这将有利于减小芯片面积,但是为了获得较好的输出电流恒定的性能即需要特别注意增大横向p-n-p晶体管的电流放大系数。

(4)基本恒流源恒流源电路的扩展:  在以上基本恒流源电路的基础上还可以加以扩展其功能:

  一方面,在二极管恒压源(T1)的作用下它的后面可以连接多个输出支路(与T2并联的多个晶体管),从而能够获得多个稳定的输出电流

  另一方面,在T1和T2的源极(发射极)上还可以分别串联一个电阻(设分别为R1和R2)这就能够得到不同大小的恒定输出电流。因为这时鈳有I(输出)/I(参考)=R1/R2则在这种恒流源恒流源电路中,输出的恒定电流基本上是决定于电阻以及晶体管放大系数的比值而与电阻和放大系数的絕对大小关系不大。这种性质正好适应了的特点所以这种恒流源恒流源电路是模拟中的一种基本恒流源电路。

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