【導(dǎo)讀】恒流源既可以為放大電路提供合適的靜態(tài)電流,也可以作為有源負(fù)載取代高阻值的電阻,從而增大放大電路的電壓放大倍數(shù)。這種用法在集成運放電路中有非常廣泛的應(yīng)用。本節(jié)將介紹常見的恒流源電路以及作為有源負(fù)載的應(yīng)用,為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)進(jìn)行知識儲備。
在改進(jìn)型差動放大器中,用恒流源取代射極電阻RE,既為差動放大電路設(shè)置了合適的靜態(tài)工作電流,又大大增強了共模負(fù)反饋作用,使電路具有了更強的抑制共模信號的能力,且不需要很高的電源電壓,所以,恒流源和差動放大電路簡直是一對絕配!
鏡像恒流源電路
如圖1所示為鏡像恒流源電路,它由兩只特性完全相同的管子VT0和VT1構(gòu)成,由于VT0管的c、b極連接,因此UCE0=UBE0,即VT0處于放大狀態(tài),集電極電流IC0=β0*IB0。另外,管子VT0和VT1的b-e分別連接,所以它們的基極電流IB0=IB1=IB。設(shè)電流放大系數(shù)β0=β1=β,則兩管集電極電流IC0=IC1=IC=β*IB??梢姡捎陔娐返倪@種特殊接法,使兩管集電極IC1和IC0呈鏡像關(guān)系,故稱此電路為鏡像恒流源(IR為基準(zhǔn)電流,IC1為輸出電流)。
圖1:鏡像恒流源電路
鏡像恒流源電路簡單,應(yīng)用廣泛。但是在電源電壓一定時,若要求IC1較大,則IR勢必增大,電阻R的功耗就增大,這是集成電路中應(yīng)當(dāng)避免的;若要求IC1較小,則IR勢必也小,電阻R的數(shù)值就很大,這在集成電路中很難做到,為此,人們就想到用其他方法解決,這樣就衍生出其他電流源電路。
比例恒流源電路
如圖2所示為比例恒流源電路,它由兩只特性完全相同的管子VT0和VT1構(gòu)成,兩管的發(fā)射極分別串入電阻Re0和Re1。比例恒流電路源改變了IC1≈IR的關(guān)系,使IC1與IR呈比例關(guān)系,從而克服了鏡像恒流源電路的缺點。
與典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路一樣,Re0和Re1是電流負(fù)反饋電阻,因此與鏡像恒流源電路相比,比例恒流源的輸出電流IC1具有更高的穩(wěn)定性。
當(dāng)Re0=Re1時,IC1仍然等于IR,但此電路的IR由式(2-4)約定,比式(2-2)的IR小,一般用于前置放大器的輸入級。
圖2:比例恒流源電路
微變恒流源電路
由式(2-3)可知,若Re0很小甚至于為零,則Re1只采用較小的電阻就能獲得較小的輸出電流,這種電路稱為微變恒流源,如圖3所示。集成運放輸入級靜態(tài)電流很小,往往只有幾十微安,甚至更小,因此微變電流源主要應(yīng)用于集成運放輸入級的有源負(fù)載。
圖3:微變恒流源電路
多路恒流源電路
集成運放是一個多級放大電路,因而需要多路恒流源電路分別給各級提供合適的靜態(tài)電流??梢岳靡粋€基準(zhǔn)電流去獲得多個不同的輸出電流,以適應(yīng)各級的需要。
圖4所示電路是在比例恒流源基礎(chǔ)上得到的多路恒流源電路,IR為基準(zhǔn)電流,IC1、IC2和IC3為三路輸出電流。由于各管的b-e間電壓UBE數(shù)值大致相等,因此可得近似關(guān)系
IE0Re0≈IE1Re1≈IE2Re2≈IE3Re3(2-6)
當(dāng)IE0確定后,各級只要選擇合適的電阻,就可以得到所需的電流。
圖4:多路恒流源電路