偏置電路的作用是向各放大級提供合適的偏置電流,確定各級靜態(tài)工作點。各個放大級對偏置電流的要求各不相同。對于輸入級,通常要求提供一個比較?。ㄒ话銥槲布墸┑钠秒娏?,而且應該非常穩(wěn)定,以便提高集成運放的輸入電阻,降低輸入偏置電流、輸入失調電流及其溫漂等等。
在集成運放中,常用的偏置電路有以下幾種:
鏡像電流源也稱為電流鏡(current mirror),在集成運放中應用十分廣泛,它的電路如下圖所示。
電源vcc通過電阻r和vt1,產(chǎn)生一個基準電流iref,由圖可得
然后在vt2的集電極得到相應的ic2,作為提供給某個放大級的偏置電流。由于ube1=ube2,而vt1和vt2是做在同一硅片上兩個相鄰的三極管,它們的工藝、結構和參數(shù)都比較一致,因此可以認為
(2)
由于輸出恒流ic2和基準電流iref相等,它們之間如同是鏡像的關系,所以這種恒流源電路稱為鏡像電流源。
鏡像電流源的優(yōu)點是結構簡單,而且具有一定的溫度補償作用。
二、比例電流源
在鏡像電流源的基礎上,在vt1、vt2的發(fā)射極分別入兩個電阻r1和r2,即可組成比例電流源,如下圖所示。
由于vt1、vt2是做在同一硅片上的兩個相鄰的三極管,因此可以認為ube1≈ie2r2,則
ie1r1≈ie2r2
如果兩管的基極電流可以忽略,由上式可得
(3)
可見兩個三極管的集電極電流之比近似與發(fā)射極電阻的阻值成反比,故稱為比例電流源。
以上兩種電流源的共同缺點是,當直流電源vcc變化時,輸出電流ic2幾乎按同樣的規(guī)律活動,因此不適用于直流電源在大范圍內(nèi)變化的集成運放。此外,若輸入級要求微安級的偏置電流,則所有電阻將達兆歐級,在集成電路中無法實現(xiàn)。