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【圖】運(yùn)放電路中的恒流源電路分析方法
(2012/1/30 0:45:00)
運(yùn)放電路中的恒流源電路分析方法

運(yùn)放電路中的恒流源電路分析方法



普通鏡像恒流源、多集電極恒流源、高精度鏡像恒流源、高內(nèi)阻恒流源和鏡像微恒流源電路,以及恒流源電路輸出電阻的計(jì)算等。





分析恒流源電路的方法是:



(1)確定恒流源電路中的基準(zhǔn)晶體管或場效應(yīng)管;



(2) 計(jì)算或確定基準(zhǔn)電流;



(3)根據(jù)半導(dǎo)體器件之間的一致性,計(jì)算輸出恒流值;



(4)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(jì)算恒流源內(nèi)阻時(shí)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(jì)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)特性參數(shù)完全一致時(shí),由可推得



由基準(zhǔn)輸入回路得,





所以,



當(dāng)時(shí),



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(shí),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(gè)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(shí),





所以,



當(dāng)時(shí),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(jì)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(shí),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(jì)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(shí),



(2)



由基極回路方程得:



(3)



將式(1)和式(2)代入式(3),同時(shí)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(gè)電阻R,但此時(shí)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。



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