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。 【解答过程】: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。 |
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GMT+8, 2023-5-16 02:41