集成运算放大电路中的恒流源电路分析方法 更新于2012-03-29 04:35:54 文章出处:互联网
集成运算 放大电路 恒流源
普通镜像恒流源、多集电极恒流源、高精度镜像恒流源、高内阻恒流源和镜像微恒流源电路，以及恒流源电路输出电阻的计算等。
分析恒流源电路的方法是：
（1）确定恒流源电路中的基准晶体管或场效应管；
（2） 计算或确定基准电流；
（3）根据半导体器件之间的一致性，计算输出恒流值；
（4）绘制恒流部分的交流通路，确定恒流源的内阻。
由于恒流源的内阻较大，计算恒流源内阻时不能忽略三极管集电极与发射极之间，或场效应管漏极与源极之间的动态电阻。
1、基本镜像恒流源分析
已知基本镜像恒流源电路如图1所示，试计算输出电流 的大小和恒流源内阻。
图1
晶体管 是基准管，且 ，工作在放大状态。
当 与特性参数完全一致时，由 可推得
由基准输入回路得，
所以，
当 时， 。
恒流输出管的交流通路如图1(b)所示，将晶体管用微变等效模型替代后的电路模型如图1(c)，显然，恒流源的内阻 。
必须注意，应用管的恒流特性时，必须满足 ，保证始终工作在放大状态。
基本镜像恒流源电路的扩展电路有两种，如图2所示。
图2
图2(b)的管采用多集电极晶体管（图2(a)已将其分散画），以基准管的集电极面积为基准，可得到一组与集电极面积成正比的多个恒流源 。
图2(c)中增加 管可以进一步减少恒流输出与基准电流 之间的近似程度，此时，
所以，
当 时，基本镜像恒流值 ，增加管后 ，更接近。
2．高内阻（Wilson）恒流源
图3是Wilson恒流源电路，试计算恒流输出值。
图3
管是基准管， ，工作在放大状态。
当、、均工作在放大状态时，各电流之间关系为：
整理后可得：
按二极管形式连接的管是管发射极的等效电阻，Wilson恒流源的内阻要大于 。
3．微恒流源（Widlar）电路
图4是Widlar微恒流源电路，试计算输出恒流值。
图4
晶体管是基准管，且，工作在放大状态， 。
管发射极电流与发射极电压之间的关系为：
所以，
 （1）
同理，当工作在放大状态时，
 （2）
由基极回路方程得：
 （3）
将式（1）和式（2）代入式（3），同时考虑 ，得：
 （4）
例，当电源电压等于+15V， ，若要产生 的恒流源，试确定电阻R1的值。
将参数代入式（4）可得 。
若不采用微电源源电路，采用基本恒流源电路，虽然只需要一个电阻R，但此时电阻阻值要求为：
此阻值远大于微电源电路中电阻R与R1之和，意味着需要占用更多的芯片面积。 | 
