2022年2022年镜像电流源[归 .pdf
当前位置：首页基础内容学习双极型集成电路 常用的电流源电路1基本镜像电流源2. 比例电流源 3. 微电流源(Widlar电流源)4. 威尔逊电流源 5. 多路恒流源电路常用的电流源电路电流源电路是模拟集成电路中应用十分广泛的单元电路。对电流源的主要要求是：（1）能输出符合要求的直流电流；（2）输出电阻尽可能大；（3）温度稳定性好；（4）受电源电压等因素的影响小。1基本镜像电流源基本镜像电流源电路如图335（a）所示。它由两个完全对称的NPN 管( 或PNP 管) 组成。图中，流过R上的电流 IR称为基准电流，若管子特性一致，即New Page 1http:/ 1 10 页） 2011-1-21 14:18:34名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - New Page 1则由图 335(a) 可知若 ，则 ， IO犹如是IR的镜像，所以此电路称为镜像电流源或电流镜。图335（a）所示电流源的伏安特性如图335（b）所示。为了保证电流源具有恒流特性，T2管必须工作在放大区，即 UCE2UBE2 0.7V( 在图中 A、B两点之间 )。设T2工作在q点,电流源输出端对地之间的直流等效电阻RDC=UCE2/IC2,其值很小，而动态电阻 Ro的值则很大。可见，直流电阻小、动态电阻大是电流源的突出特点。正是这一特点，使电流源得到广泛的应用。返回页首http:/ 2 10 页） 2011-1-21 14:18:34名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - New Page 12. 比例电流源若在基本镜像电流源的 T1、T2接入发射极电阻 R1和R2，如图336（a）所示，就构成了比例电流源。由图 336(a) 可见 （392）又因为http:/ 3 10 页） 2011-1-21 14:18:34名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - New Page 1 （393）所以式 (3 92) 可写成 （394）在IC1=(510)IC2范围内 ,一般满足所以式 (3 94) 可近似为 (395)显见，改变 R1与R2的比值，就可改变 I与IR的比值，故这种电路称为比例电流源。在集成电路中，实现比例电流源的方法可通过改 T1、T2管的发射区面积比来实现，而无需另外制作电阻 R1和R2，如图 336（b）所示。因为晶体管发射极电流与发射区面积成正比，即晶体管发射极电流可表示为式中，W是基区宽度； N是基区杂质浓度； SE是发射区面积。若 T1、T2管的W、N相等，管子的 http:/ 4 10 页） 2011-1-21 14:18:34名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - New Page 1足够大，则有若取SE2=2SE1(图中用双发射极表示 )，则Io=2IR返回页首3. 微电流源(Widlar电流源)在集成电路中, 为了提供微安量级的恒定偏流, 常采用图337所示的微电流源电路. http:/ 5 10 页） 2011-1-21 14:18:34名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - New Page 1显见, 将图336（a）中的电阻 R1短路，便构成了微电流源。由图可知由式（ 393），并考虑到两管参数一致，即IES1=IES2,所以上式可近似表示为 （396）上式是一个超越方程，可用图解法或试探法求解。 【例36】 在图337 电路中，已知 IR=1mA,R2=5K? ,基极电流可忽略不计，求Io。解:用试探法求解。由式（ 396）得26ln(1/Io)5Io=0 设Io=15 A=0.015mA，代入上式109.2 75 0 说明对数项过大。再试，设Io=20 A=0.02mA,得101.7 100=1.7mA 可见Io=20 A，精确的结果是 Io=20.27 A。返回页首4. 威尔逊电流源http:/ 6 10 页） 2011-1-21 14:18:34名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - New Page 1为了提高电流源的传输精度，可采用图338所示的威尔逊电流源。威尔逊电流源是利用负反馈原理构成的，因而具有良好的温度特性和很高的输出电阻。假定由于温度或负载的变化使IO=IC3加大，则 IE3也随之增加，它的镜像电流IC1跟着增加，使 UC1=UB3下降， IB3减小，使 IO基本保持不变。由图338，可列出晶体管 T1、T2及T3之间的电流关系：http:/ 7 10 页） 2011-1-21 14:18:34名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - New Page 1若晶体管 T1、T2及T3的特性一致，即 ，则由上述方程可解得 （397）由上式可见，与基本电流源相比，威尔逊电流源中的IC3更接近等于 IR，即管子值的变化（包括温度对的影响）对输出电流 Io(=IC3 IR)的影响较小，即传输精度有明显地提高。返回页首5. 多路恒流源电路上述的基本电流源和比例电流源都可以连续成多路恒流源, 多路恒流源是采用一个基准电流IR供给多个恒流输出，其电路如图339（a）所示。在图 339（a）中，若管子特性一致，则各路输出电流相等。即基准电流 IR与各级输出电流的关系为http:/ 8 10 页） 2011-1-21 14:18:34名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - New Page 1由于所有各管的基极电流均由基准电流IR提供 , 因此输出电流Io与基准电流 IR的偏差为（ n+1）IB,n值越大，偏差越大。为了使Io与IR尽量接近相等，可采用图339（b）所示电路。电路中，采用了晶体管 To作为缓冲级，此时基准电流IR与各级输出电流的关系为 可见，输出电流 Io与基准电流 IR的偏差值比图339（a）电路减小了 倍。 在集成电路中，多路恒流源可采用多个集电极晶体管来实现，如两路电流源可用图339（c）所示电路来实现。可以推得，它的电路功能与图339（a）电路 n=2时是一致的。 http:/ 9 10 页） 2011-1-21 14:18:34名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - New Page 1返回页首上一页下一页http:/ 10 10 页） 2011-1-21 14:18:34名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -
