第五节电流源电路和其应用.ppt

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1、第五节电流源电路及其应用电流源电路是提供恒定电流的一类电子线路，它广泛应用于各种功能电路中。对电流源电路的要求：1、提供电流IO，并且其值在外界环境因素（温度、电源电压等）变化时，力求维持稳定不变。2、当其两端电压变化时，应该具有保持电流IO恒定不变的恒流特性，或者说电流源电路的交流内阻RO趋于无穷。一、镜像电流源电路1、基本镜像电流源电路：如图所示电路结构：T1与T2应该选取参数完全匹配的晶体三极管。T1T2VCCiC2=IOiC1IRR其中，T1的集电极和基极相连，接成二极管的形式，并且由VCC通过R提供电流IR。分析：（1）、精度和热稳定性根据电路有：当忽略基区调制效率应时：或表

2、示为所以上式可等效为T1T2VCCiC2=IOiC1IRR由于而IS与发射结面积成正比，因此有当时则由此式可以看出T1管的电流I1等值得转移到T2管中。当时，T1管电流I1则加权地转移到T2管中，加权因子为发射结面积比值。根据电路还可知：T1T2VCCiC2=IOiC1IR若T1与T2的参数完全匹配，当时：已知所以故显然，IR是由VCC通过R提供的，它是电流源电路的参考电流，只要IR确定后，IO也就被确定。从此式可以看出：它们之间不是严格满足镜像关系，而是由有限的β值产生误差，这个误差随β值的增大而减小。同时IR又与VBE(on)有关，而β值和VBE(on)又是温度敏感的参数，因而造成

3、IO的热稳定性下降。只有当时才能忽略温度以及β离散性的影响。在高精度电流源中还必须考虑基区宽度调制效应的影响，当计入基区宽度调制效应时：当时，已知可见计入基区调制效应后，进一步降低了IO的精度和热稳定性。通常若满足则可忽略基区调制效应的影响。（2）、恒流特性：为了保持恒流特性，应该增大RO。根据电路得：Rrerb'egmvb'erce2T1T2VCCiC2=IOiC1IRR2、减小β值影响的镜像电流源电路如图所示与前面介绍的电流源不同的是，用T3管代替T1管的集电极与基极的短路线。此电路是利用T3管的电流放大作用，以减小iB1、iB2对IR的分流，使iC1更接近IR，从而有效的减小了I

4、R转换为iC2过程中由于有限的β值引入的误差。T1T2VCCiC2=IOiC1IRT3iE3iB1iB2iB3R根据电路有因为若故则注意：此时电路中的iE3不能过大，否则会引起iB1、iB2过大，导致饱和失真。T1T2VCCiC2=IOiC1IRT3iE3iB1iB2iB3R所以在实际的电路中，为了避免T3管因工作电流过小，而引起β值的减小，并且又不能增大iB3，一般都在T3管的发射极上接一个适当的电阻RE，则iE3的电流为：使iE3适当的增大。T1T2VCCiC2=IOiC1IRT3iE3iB1iB2iB3RE3R3、比例式镜像电流源在实际应用中，经常需要IO与IR成特定比例关系的镜

5、像电流源电路。实现这种比例关系的电路可以从两方面着手：（2）、在两管的发射极上串接不同阻值的电阻。（1）、改变两管的发射结面积，前面介绍过时的情况。T1T2VCCiC2=IOiC1IRRR2R1iE1iE2如图所示根据电路有设并忽略基调效应。则有因为故T1T2VCCiC2=IOiC1IRRR2R1iE1iE2当β值足够大时，所以若iC1对IO的比值不太大时，例如、则T1T2VCCiC2=IOiC1IRRR2R1iE1iE2并且满足当β值足够大时，所以则有T1T2VCCiC2=IOiC1IRRR2R1iE1iE2由此式可知：只要改变两个电阻的比值，就可得到IO对IR的不同比例关系，为了保

6、证IO的精度，除了增大β值外，还应该限制IR对IO的比值，应该满足：或的条件。对T2管来说，接入R2后，还可以增大输出的交流电阻RO，可以改进恒流特性。画交流通路T1T2ivRR2R1iE1iE2画交流等效电路Rrerb'egmvb'erce2R1R2ivT1T2VCCiC2=IOiC1IRRR2R1iE1iE2图中，T1接成二极管，它呈现的交流电阻为re1，由图可见其中，经整理求得(4-5-12)显然，T2管发射极上接电阻R2后，Ro将远大于基本镜像电流源电路的输出交流电阻，表明它具有更优良的恒流特性。4、微电流源电路微电流源电路：能够提供微安量级电流的电流源电路。在前面所介绍的三种

7、电流源电路，很难满足输出微安量级的电流，既是能够满足，则需要R或R2的电阻值很大，这又不符合集成工艺。T1T2VCCiC2=IOiC1IRRR2iE2通过对比例电路分析可知若令：R1=0则例如、（1）、要求IO=20μA时，若取IR/IO=10，即IR=0.2mA。试计算R、R2。根据电路所以+9VT1T2VCCiC2=IOiC1IRRR2iE2已知所以（2）、（1）、要求IO=20μA时，若取IR/IO=100，即IR=2mA。试计算R、R2