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【電路收藏】如何設(shè)計單極性恒流源電路?-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2022-05-12 

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【電路收藏】如何設(shè)計單極性恒流源電路?-KIA MOS管


單極性恒流源電路設(shè)計

得到穩(wěn)定的電流輸出是極其簡單的事情,最簡單的方法就是使用電流鏡:兩個完全相同的晶體管(采用同一塊芯片制造,從而工藝、尺寸和溫度都完全一致),如圖1所示相連。


電路 恒流源


兩個器件的基極-射極電壓相同,因此流入集電極T2的輸出電流等于流入集電極T1的輸入電流。


此分析假設(shè)T1和T2相同且等溫,并且它們的電流增益極高,以至于可忽略基極電流。它還會忽略早期電壓,使集電極電流隨集電極電壓變化而改變。


可采用NPN或PNP晶體管組成這些電流鏡。將n個晶體管并聯(lián)組成T2,則輸出電流為輸入電流的n倍,如圖2a所示。若T1由m個晶體管組成,T2由n個晶體管組成,則輸出電流將是輸入電流的n/m倍,如圖2b所示。


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若早期電壓影響很大,則可使用略為復(fù)雜的威爾遜電流鏡降至最低。3晶體管和4晶體管版本如圖3所示。4晶體管版本更為精確,且具有更寬的動態(tài)范圍。


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需要跨導(dǎo)放大器(voltage_in/current_out)時,可使用一個單電源運算放大器、一個BJT或FET(MOSFET通常是最佳選擇,因為它不存在基極電流誤差)以及一個定義跨導(dǎo)值的精密電阻來組成,如圖4所示。


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該電路簡單、價格不高。MOSFET柵極上的電壓可設(shè)置MOSFET中的電流和R1,使R1上的電壓V1等于輸入電壓VIN。


若單芯片IC中需要用到電流鏡,則最好使用簡單的晶體管電流鏡。然而,若采用分立式電路,其匹配電阻高昂的價格(價格高是因為需求量有限,而非制造困難)將使圖5中的運算放大器電流鏡成為最便宜的技術(shù)。 該電流鏡由跨導(dǎo)放大器和一個額外的電阻組成。


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電流鏡具有相對較高、有時非線性的輸入阻抗,因此它們必須由高阻抗電流源(有時亦稱為剛性電流源)提供電流。若輸入電流必須具有低阻抗吸電流能力,則需使用運算放大器。圖6所示為兩個低ZIN電流鏡。


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采用基本電流鏡和電流源,則輸入和輸出電流極性相同。通常,輸出晶體管的射極/源極直接或通過檢測電阻接地,且輸出電流從集電極/漏極流入負(fù)載,其他端子連接直流電源。


這樣做并非總是很方便,尤其當(dāng)負(fù)載的一個端子需接地時。如圖7所示,若電路采用其直流電源的射極/源極來構(gòu)建,則不存在此問題。


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若電流或電壓輸入?yún)⒖嫉兀瑒t必須使用電平轉(zhuǎn)換。有多個電路可以實現(xiàn);而圖8中的系統(tǒng)在很多場合下都適用。


這款簡單的電路采用接地電流源驅(qū)動直流電源上的電流鏡,從而驅(qū)動負(fù)載。注意,電流鏡可能有增益,因此信號電流不需要像負(fù)載電流那么高。


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