4種鏡像恆流源電路分析!

2021-01-15 騰訊網

在改進型差動放大器中，用恆流源取代射極電阻RE，既為差動放大電路設置了合適的靜態工作電流，又大大增強了共模負反饋作用，使電路具有了更強的抑制共模信號的能力，且不需要很高的電源電壓，所以，恆流源和差動放大電路簡直是一對絕配！

恆流源既可以為放大電路提供合適的靜態電流，也可以作為有源負載取代高阻值的電阻，從而增大放大電路的電壓放大倍數。這種用法在集成運放電路中有非常廣泛的應用。本節將介紹常見的恆流源電路以及作為有源負載的應用，為後續內容的學習進行知識儲備。

鏡像恆流源電路

如圖1所示為鏡像恆流源電路，它由兩隻特性完全相同的管子VT0和VT1構成，由於VT0管的c、b極連接，因此UCE0=UBE0，即VT0處於放大狀態，集電極電流IC0=β0*IB0。另外，管子VT0和VT1的b-e分別連接，所以它們的基極電流IB0=IB1=IB。設電流放大係數β0=β1=β，則兩管集電極電流IC0=IC1=IC=β*IB。可見，由於電路的這種特殊接法，使兩管集電極IC1和IC0呈鏡像關係，故稱此電路為鏡像恆流源（IR為基準電流，IC1為輸出電流）。

圖1 鏡像恆流源電路

鏡像恆流源電路簡單，應用廣泛。但是在電源電壓一定時，若要求IC1較大，則IR勢必增大，電阻R的功耗就增大，這是集成電路中應當避免的；若要求IC1較小，則IR勢必也小，電阻R的數值就很大，這在集成電路中很難做到，為此，人們就想到用其他方法解決，這樣就衍生出其他電流源電路。

比例恆流源電路

如圖2所示為比例恆流源電路，它由兩隻特性完全相同的管子VT0和VT1構成，兩管的發射極分別串入電阻Re0和Re1。比例恆流電路源改變了IC1≈IR的關係，使IC1與IR呈比例關係，從而克服了鏡像恆流源電路的缺點。

與典型的靜態工作點穩定電路一樣，Re0和Re1是電流負反饋電阻，因此與鏡像恆流源電路相比，比例恆流源的輸出電流IC1具有更高的穩定性。

當Re0＝Re1時，IC1仍然等於IR，但此電路的IR由式（2-4）約定，比式（2-2）的IR小，一般用於前置放大器的輸入級。

圖2 比例恆流源電路

微變恆流源電路

由式（2-3）可知，若Re0很小甚至於為零，則Re1隻採用較小的電阻就能獲得較小的輸出電流，這種電路稱為微變恆流源，如圖3所示。集成運放輸入級靜態電流很小，往往只有幾十微安，甚至更小，因此微變電流源主要應用於集成運放輸入級的有源負載。

圖3 微變恆流源電路

多路恆流源電路

集成運放是一個多級放大電路，因而需要多路恆流源電路分別給各級提供合適的靜態電流。可以利用一個基準電流去獲得多個不同的輸出電流，以適應各級的需要。

圖4所示電路是在比例恆流源基礎上得到的多路恆流源電路，IR為基準電流，IC1、IC2和IC3為三路輸出電流。由於各管的b-e間電壓UBE數值大致相等，因此可得近似關係

IE0Re0≈IE1Re1≈IE2Re2≈IE3Re3（2-6）

當IE0確定後，各級只要選擇合適的電阻，就可以得到所需的電流。

圖4 多路恆流源電路

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