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)閁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 。
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。