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技術(shù)文章

交流恒流源電路
 交流恒流源電路

（1）基本概念

　　恒流源是輸出電流保持恒定的電流源，而理想的恒流源應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：
 
　　a)不因負(fù)載(輸出電壓)變化而改變；
 
　　b)不因環(huán)境溫度變化而改變；
 
　　c)內(nèi)阻為無限大（以使其電流可以全部流出到外面）。
 
　　能夠提供恒定電流的電路即為恒流源電路，又稱為電流反射鏡電路。

（2）基本原理

　　基本的恒流源電路主要是由輸入級(jí)和輸出級(jí)構(gòu)成，輸入級(jí)提供參考電流，輸出級(jí)輸出需要的恒定電流?！?/span>
 
　?、贅?gòu)成恒流源電路的基本原則：
 
　　恒流源電路就是要能夠提供一個(gè)穩(wěn)定的電流以保證其它電路穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)。即要求恒流源電路輸出恒定電流，因此作為輸出級(jí)的器件應(yīng)該是具有飽和輸出電流的伏安特性。這可以采用工作于輸出電流飽和狀態(tài)的BJT 或者M(jìn)OSFET來實(shí)現(xiàn)。
 
　　為了保證輸出晶體管的電流穩(wěn)定，就必須要滿足兩個(gè)條件：a）其輸入電壓要穩(wěn)定——輸入級(jí)需要是恒壓源；b）輸出晶體管的輸出電阻盡量大（*好是無窮大）——輸出級(jí)需要是恒流源。
交流恒流源電路
　　②對(duì)于輸入級(jí)器件的要求：
 
　　因?yàn)檩斎爰?jí)需要是恒壓源，所以可以采用具有電壓飽和伏安特性的器件來作為輸入級(jí)。一般的pn結(jié)二極管就具有這種特性——指數(shù)式上升的伏安特性；另外，把增強(qiáng)型MOSFET的源-漏極短接所構(gòu)成的二極管，也具有類似的伏安特性——拋物線式上升的伏安特性。
 
　　在IC中采用二極管作為輸入級(jí)器件時(shí)，一般都是利用三極管進(jìn)行適當(dāng)連接而成的集成二極管，因?yàn)檫@種二極管既能夠適應(yīng)IC工藝，又具有其特殊的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于這些三極管，要求它具有一定的放大性能，這才能使得其對(duì)應(yīng)的二極管具有較好的恒壓性能。
 
　　③對(duì)于輸出級(jí)器件的要求：
 
　　如果采用BJT，為了使其輸出電阻增大，就需要設(shè)法減小Evarly效應(yīng)（基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)），即要盡量提高Early電壓。
 
　　如果采用MOSFET，為了使其輸出電阻增大，就需要設(shè)法減小其溝道長度調(diào)制效應(yīng)和襯偏效應(yīng)。因此，這里一般是選用長溝道MOSFET ，而不用短溝道器件。
交流恒流源電路

編輯本段（3）電路示例：

  恒流源電路（電流反射鏡電路）

恒流源電路（電流反射鏡電路）

[1]
 
　　上左圖是用增強(qiáng)型n-MOSFET構(gòu)成的一種基本恒流源電路。為了保證輸出晶體管T2的柵-源電壓穩(wěn)定，其前面就應(yīng)當(dāng)設(shè)置一個(gè)恒壓源。實(shí)際上，T1二極管在此的作用也就是為了給T2提供一個(gè)穩(wěn)定的柵-源電壓，即起著一個(gè)恒壓源的作用。因此T1應(yīng)該具有很小的交流電導(dǎo)和較高的跨導(dǎo)，以保證其具有較好的恒壓性能。T2應(yīng)該具有很大的輸出交流電阻，為此就需要采用長溝道MOSFET，并且要減小溝道長度調(diào)制效應(yīng)等**影響。
 
　　上右圖是用BJT構(gòu)成的一種基本恒流源電路。其中T2是輸出恒定電流的晶體管，晶體管T1就是一個(gè)給T2提供穩(wěn)定基極電壓的發(fā)射結(jié)二極管。當(dāng)然，T1的電流放大系數(shù)越大、跨導(dǎo)越高，則其恒壓性能也就越好。同時(shí)，為了輸出電流恒定（即提高輸出交流電阻），自然還需要盡量減小T2的基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)（即Early效應(yīng)）。另外，如果采用兩個(gè)基極相連接的p-n-p晶體管來構(gòu)成恒流源的話，那么在IC芯片中這兩個(gè)晶體管可以放置在同一個(gè)隔離區(qū)內(nèi)，這將有利于減小芯片面積，但是為了獲得較好的輸出電流恒定的性能，即需要特別注意增大橫向p-n-p晶體管的電流放大系數(shù)。
交流恒流源電路

編輯本段（4）電路的擴(kuò)展

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　　在以上基本電路的基礎(chǔ)上，還可以加以擴(kuò)展其功能：
 
　　一方面，在二極管恒壓源（T1）的作用下，它的后面可以連接多個(gè)輸出支路（與T2并聯(lián)的多個(gè)晶體管），從而能夠獲得多個(gè)穩(wěn)定的輸出電流。
 
　　另一方面，在T1和T2的源極（發(fā)射極）上還可以分別串聯(lián)一個(gè)電阻（設(shè)分別為R1和R2），這就能夠得到不同大小的恒定輸出電流。因?yàn)檫@時(shí)可有I(輸出)/I(參考)=R1/R2，則在這種恒流源電路中，輸出的恒定電流基本上是決定于電阻以及晶體管放大系數(shù)的比值，而與電阻和放大系數(shù)的**大小關(guān)系不大。這種性質(zhì)正好適應(yīng)了集成電路制造工藝的特點(diǎn)，所以這種恒流源電路是模擬IC中的一種基本電路。