恒流源電路是指能夠輸出恒定電流的電路。它具有很高的動(dòng)態(tài)輸出電阻,在集成電路中,廣泛地應(yīng)用于晶體管的偏置電路、差動(dòng)放大電路的射極電路、直流電平移動(dòng)電路、放大電路的負(fù)載等。恒流源電路形式較多,這里僅討論其中最基本的幾種。
一、基本恒流源電路
基本恒流源電路如圖z0601所示。在集成電路中,t1、t2 是相鄰的晶體管,因此它們的性能參數(shù)基本相同。r與t1管串聯(lián)作t2管的偏置電路,并提供基準(zhǔn)電流ir。t1管的集電極與基極連接在一起,ucb=0,它工作在臨界飽和狀態(tài),ic1 = βib1仍成立,因此,可以認(rèn)為t1、t2均工作在線性區(qū)。因?yàn)閡be1 = ube2,故有ib1 = ib2,ic1 = ic2,由圖可知:
從而可得:
若β>2,則有:
它表明t1、t2管具有電流鏡像關(guān)系。這種恒流源電路也常稱(chēng)為鏡像恒流源電路。
由于ube與溫度有關(guān),所以,這種恒流源受溫度影響較大;此外,當(dāng)β值不高時(shí),ic2與ir之間誤差較大,電路的鏡像特性變差。因此,在此電路的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了多種改進(jìn)形鏡像恒流源電路。
二、微電流恒流源電路
集成電路中某些放大電路往往要求提供微弱的偏置電流,以提高輸入阻抗,減小失調(diào)等。上述電路ic2 較大,要減小ic2 就要增大r,而集成電路工藝不允許使用高阻值電阻。這就需要從電路結(jié)構(gòu)上改進(jìn)。改進(jìn)后的電路如圖z0602所示,它是在圖z0601的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)射極電阻re。
當(dāng)ir一定時(shí),ube1 - ube2 = △ube = ie2re2,從而可得:
因△ube較小,用阻值不大的re2 就可獲得微小的工作電流。此外,由于re2的電流負(fù)反饋?zhàn)饔?,使得這種電路輸出電流的穩(wěn)定性得以提高。
三、多路恒流源電路
在集成電路中,常常要用到多個(gè)恒流源,這時(shí)可將恒流源電路改接成圖z0603所示的組合形式。
圖中,r與t2管相串聯(lián),提供基準(zhǔn)電流ir,并建立t1、t3、t4管的偏置電壓。t2與t1,t2與t3分別組成微電流源,按微電流源電流分配原則分配電流;t2 與t4組成鏡像電流源,ic4=ir 。
因?yàn)?,只要滿足uce ≥ 1v,就能使恒流管工作在放大區(qū)從而具有恒流特性,所以,恒流源兩端的直流壓降較小,直流電阻uce / ic也就較小。而當(dāng)uce變化時(shí),ic基本上不變,所以,交流電阻很大。
以上討論的是npn型管組成的恒流源電路,如果需要的電流方向相反,則可選用pnp型管組成恒流源電路。