模拟电路网络课件 第二十五节:集成运算放大器中的电流源
模拟电路网络课件 第二十五节:集成运算放大器中的电流源
6.1 集成运算放大器中的电流源
一、三极管电流源
电流源是模拟集成电路中应用十分广泛的单元电路。它可以为放大电路提供稳定的偏置电流，或作为放大电路的有源负载，提高放大电路的增益。
图2 常见形式 图3 等效符号
根据电路理论的知识，我们知道电流源电路属于单口网络。电流源的端口电流具有恒流特性，即端口电流不随负载的变化而变化。用三极管bjt构成电流源时，只要使基极电流ib保持不变，输出集电极电流也将保持恒定。
电流源电路 图1是一个分压式射极偏置电路，它的直流通路就是三极管构成的电流源电路。(点击右边图片中的三角按钮可观看动画。) 特别注意 电流源电路是单口网络，不再有输入信号，输出端口在集电极上。rc作为电流源的负载，ic也就是电流源的输出电流。 电流估算及动态电阻 由射极偏置电路静态工作点估算法可求出电流源的输出电流
由射极偏置电路输出电阻的求解过程可知，从电流源端口看进去的交流等效电阻为：
由bjt的h参数小信号模型可知，rce一般较大，达数百千欧。因此，电流源的交流等效电阻ro（等效内阻）很大。由于rc在电流源中已被看作负载，所以为方便起见，图1经常画成图2的形式。图3为等效符号。
电流源的特点 端口电流恒定，交流等效电阻大。 为了进一步提高电路的温度稳定性，可以对三极管进行温度补偿，相关电路请参见思考题。
二、镜像电流源
镜象电流源
镜象电流源可由三级管电流源演变而来，点击右图上的播放按钮可观看演变过程。
由于t1和t2的发射结并联在一起，当t1、t2的特性相同时，t1对t2有很好的温度补偿作用，可以大大提高电流源的温度稳定性。
电流估算
根据pn结的伏安特性可知，bjt发射结的电压vbe和电流ie的关系有:
由于两管的vbe相同，所以他们的发射极电流和集电极电流均相等。电流源的输出电流，即t2的集电极电流为
当b>>1时
由上式可以看出，当r和vcc确定后，基准电流iref也就确定了，ic2也随之而定。我们把iref看作是ic2的镜象，所以称为镜象电流源。
提高镜象精度
在图1中，当b不够大时，ic2与iref就存在一定的差别。为了减小镜象差别，在电路中接入bjt t3，如图2动画所示。
利用t3的电流放大作用，减小了ib对iref的分流作用，从而提高了ic2与iref互成镜象的精度。
镜象电流源电路适用于较大工作电流（毫安数量级）的场合，若需要减小ic2的值（例如微安级），可采用微电流源电路。
三、微流源
微电流源
为了减小ic2的值，可在镜象电流源电路中的t2发射极串入一电阻re2，如图1动画所示，便构成微电流源。由电路可得
所以 用阻值不大的re2就可获得微小的工作电流。一般vbe2 <> rc所以有源负载大大提高了放大电路的电压增益。
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电流源电路 图1是一个分压式射极偏置电路，它的直流通路就是三极管构成的电流源电路。(点击右边图片中的三角按钮可观看动画。) 特别注意 电流源电路是单口网络，不再有输入信号，输出端口在集电极上。rc作为电流源的负载，ic也就是电流源的输出电流。 电流估算及动态电阻 由射极偏置电路静态工作点估算法可求出电流源的输出电流
由射极偏置电路输出电阻的求解过程可知，从电流源端口看进去的交流等效电阻为：
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电流源的特点 端口电流恒定，交流等效电阻大。 为了进一步提高电路的温度稳定性，可以对三极管进行温度补偿，相关电路请参见思考题。
二、镜像电流源
镜象电流源
镜象电流源可由三级管电流源演变而来，点击右图上的播放按钮可观看演变过程。
由于t1和t2的发射结并联在一起，当t1、t2的特性相同时，t1对t2有很好的温度补偿作用，可以大大提高电流源的温度稳定性。
电流估算
根据pn结的伏安特性可知，bjt发射结的电压vbe和电流ie的关系有:
由于两管的vbe相同，所以他们的发射极电流和集电极电流均相等。电流源的输出电流，即t2的集电极电流为
当b>>1时
由上式可以看出，当r和vcc确定后，基准电流iref也就确定了，ic2也随之而定。我们把iref看作是ic2的镜象，所以称为镜象电流源。
提高镜象精度
在图1中，当b不够大时，ic2与iref就存在一定的差别。为了减小镜象差别，在电路中接入bjt t3，如图2动画所示。
利用t3的电流放大作用，减小了ib对iref的分流作用，从而提高了ic2与iref互成镜象的精度。
镜象电流源电路适用于较大工作电流（毫安数量级）的场合，若需要减小ic2的值（例如微安级），可采用微电流源电路。
三、微流源
微电流源
为了减小ic2的值，可在镜象电流源电路中的t2发射极串入一电阻re2，如图1动画所示，便构成微电流源。由电路可得
所以 用阻值不大的re2就可获得微小的工作电流。一般vbe2 <> rc所以有源负载大大提高了放大电路的电压增益。
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