集成運(yùn)算放大電路中的恒流源電路詳細(xì)解析

　?。?）確定恒流源電路中的基準(zhǔn)晶體管或場效應(yīng)管；

　?。?） 計算或確定基準(zhǔn)電流；

　?。?）根據(jù)半導(dǎo)體器件之間的一致性，計算輸出恒流值；

　?。?）繪制恒流部分的交流通路，確定恒流源的內(nèi)阻。

　　由于恒流源的內(nèi)阻較大，計算恒流源內(nèi)阻時不能忽略三極管集電極與發(fā)射極之間，或場效應(yīng)管漏極與源極之間的動態(tài)電阻。

　　1、基本鏡像恒流源分析

　　已知基本鏡像恒流源電路如圖1所示，試計算輸出電流的大小和恒流源內(nèi)阻。

　　圖1

　　晶體管是基準(zhǔn)管，且，工作在放大狀態(tài)。

　　當(dāng)與特性參數(shù)完全一致時，由可推得

　　由基準(zhǔn)輸入回路得，

　　所以，

　　當(dāng)時，。

　　恒流輸出管的交流通路如圖1（b）所示，將晶體管用微變等效模型替代后的電路模型如圖1（c），顯然，恒流源的內(nèi)阻。

　　必須注意，應(yīng)用管的恒流特性時，必須滿足，保證始終工作在放大狀態(tài)。

　　基本鏡像恒流源電路的擴(kuò)展電路有兩種，如圖2所示。

　　圖2

　　圖2（b）的管采用多集電極晶體管（圖2（a）已將其分散畫），以基準(zhǔn)管的集電極面積為基準(zhǔn)，可得到一組與集電極面積成正比的多個恒流源。

　　圖2（c）中增加管可以進(jìn)一步減少恒流輸出與基準(zhǔn)電流之間的近似程度，此時，

　　所以，

　　當(dāng)時，基本鏡像恒流值，增加管后，更接近。

　　2．高內(nèi)阻（Wilson）恒流源

　　圖3是Wilson恒流源電路，試計算恒流輸出值。

　　圖3

　　管是基準(zhǔn)管，，工作在放大狀態(tài)。

　　當(dāng)、、均工作在放大狀態(tài)時，各電流之間關(guān)系為：

　　整理后可得：

　　按二極管形式連接的管是管發(fā)射極的等效電阻，Wilson恒流源的內(nèi)阻要大于。

　　3．微恒流源（Widlar）電路

　　圖4是Widlar微恒流源電路，試計算輸出恒流值。

　　圖4

　　晶體管是基準(zhǔn)管，且，工作在放大狀態(tài)，。

　　管發(fā)射極電流與發(fā)射極電壓之間的關(guān)系為：

　　所以，

　　 （1）

　　同理，當(dāng)工作在放大狀態(tài)時，

　　 （2）

　　由基極回路方程得：

　　 （3）

　　將式（1）和式（2）代入式（3），同時考慮，得：

　　 （4）

　　例，當(dāng)電源電壓等于+15V，，若要產(chǎn)生的恒流源，試確定電阻R1的值。

　　將參數(shù)代入式（4）可得。

　　若不采用微電源源電路，采用基本恒流源電路，雖然只需要一個電阻R，但此時電阻阻值要求為：

　　此阻值遠(yuǎn)大于微電源電路中電阻R與R1之和，意味著需要占用更多的芯片面積。