电流源和电压源电路-分析

VCC VBE ( on ) R
IR
iC1 T1
iC2= IO
T2
I R iC1 iB1 iB 2
1 若T1 与 T2 的参数完全匹配， 当 S E 2 S E1、
iB1 iB 2
所以
2 时：
iC1


iC 2

已知
IO iC1 iC 2
I R IO 2iB1 IO 2iB 2
基区宽度调制效应
这是BJT在较大工作电压时所出现的一种现象。 因为BJT在放大状态工作时，集电结上的反偏电压（ 直流电压+交流电源）是变化的，则集电结的势垒厚 度也将随着变化，这就会导致基区宽度发生变化； 这种由集电结电压而引起基区宽度发生变化的现象 ，最早是由Early提出并加以说明的，故称为Early效 应（爱里效应），又称为基区宽度调制效应。 势垒就是势能比附近的势能都高的空间区域，基本 上就是极值点附近的一小片区域。
I O I R (1
2

)
从此式可以看出：它们之间不是严格满足镜像关系，而 是由有限的β值产生误差，这个误差随β值的增大而减小。 同时IR 又与VBE(on) 有关，而β值和VBE(on) 又是温度敏感 的参数，因而造成 IO 的热稳定性下降。 只有当
VCC VBE(on )、 2
由于内阻等多方面的原因，理想电流源 在真实世界是不存在的，但这样一个模 型对于电路分析是十分有价值的。实际 上，如果一个电流源在电压变化时，电 流的波动不明显，我们通常就假定它是 一个理想电流源。
电流源的基本性质
电流源有两个基本性质： (1)它发出的电流是定值，或是一定的时 间函数，与两端的电压无关。 (2)电流源的电流是由它本身确定的，至 于它两端的电压则是任意的。
R
re rb'e
e
rce2
2、减小β值影响的镜像电流源电路
如图所示 与前面介绍的电流源不同的 是，用T3 管代替 T1 管的集电极 与基极的短路线。 此电路是利用T3 管的电流放大作 用，以减小 iB1、iB2 对IR 的分流，使
VCC
IR iC1 T1 iC2= IO R iB3 iB1 T3 iE3
VCC iC1 R T1
IR
iC2= IO
T2
vBE1 vBE 2
或表示为
当忽略基区调制效率应时：
iC I S e
vBE VT
所以上式可等效为
iC1 iC 2 I S1 IS 2
iC vBE VT ln IS IS 2 iC 2 iC1 I S1
由于
iC 2 IO
而 IS 与发射结面积成正比，因此有
I R IO 2iB1 IO 2iB 2
IO 2 IO 2
故
iC1

IO 2
iC 2

IO

IO
1 1 2
1
2
IR

2

1 (

)2
I R I R (1 2 )

显然，IR 是由 VCC 通过 R 提供的，它是电流源电路的 参考电流，只要 IR 确定后，IO 也就被确定。
时
IO I R
VCC IR R
才能忽略温度以及β离散性的影响。 在高精度电流源中还必须考虑基区宽度调制效应的影响， 当计入基区宽度调制效应时：
iC I S e
v BE VT
iC1 iC 2 vCE 1 vCE 2 I S 1 (1 ) I S 2 (1 ) VA VA I S 2 (VA vCE 2 ) iC 2 iC1 I S1 (VA vCE1 )
电流源电路是提供恒定电流的一类电子线路，它广泛应 用于各种功能电路中。
对电流源电路的要求： 1、提供电流 IO ，并且其值在外界环境因素（温度、电源 电压等）变化时，力求维持稳定不变。 2、当其两端电压变化时，应该具有保持电流 IO 恒定不变的 恒流特性，或者说电流源电路的交流内阻 RO趋于无穷。
iC 2 I O
当
SE 2 iC1 S E1
则
SE 2 SE1
时
iC 2 iC1 IO
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由此式可以看出T1管的电流I1 等值得转移到 T2 管中。 当
SE 2 SE1
时，
T1 管电流 I1 则加权地转移到 T2 管中，加权因子为 发射结面积比值。
根据电路还可知：
VCC
IR
一、镜像电流源电路
VCC IR
1、基本镜像电流源电路： R iC1 如图所示 电路结构： T1 T1 与 T2 应该选取参数完全匹配的 晶体三极管。
iC2= IO
T2
其中，T1 的集电极和基极相 连，接成二极管的形式，并且 由VCC 通过R 提供电流 IR 。 分析： （1）、精度和热稳定性 根据电路有：
vCE (1 ) VA
S E 2 (VA vCE 2 ) iC1 S E1 (VA vCE1 )
当
SE 2 SE1
时， 已知
VCEQ1 VBE( on )
I O iC 2
SE 2 2 VA VCEQ 2 iC1 (1 )( )I R S E1 VA VBE ( on )
电流源和电压源
电流源
电流源是电路的基本元件，它是一种二 端元件。电流源的内阻相对负载阻抗很 大，负载阻抗波动不会改变电流大小。 在电流源回路中串联电阻无意义，因为 它不会改变负载的电流，也不会改变负 载上的电压。在原理图上这类电阻应简 化掉。负载阻抗只有并联在电流源上才 有意义，与内阻是分流关系。
R
iB3 iB1
VCC iC1 R
可见计入基区调制效应后，进一步降低了IO 的精度和热 稳定性。 通常 若满足
VBE ( on ) VA
VCEQ2 VA
IR
iC2= IO
T1
则可忽略基区调制效应的影响。 （2）、恒流特性： 为了保持恒流特性，应该增大 RO 。 根据电路得：
T2
gmvb'
RO rce2
iB2
T2
iC1 更接近 IR ，从而有效的减小了IR 转换为iC2 过程中由于有限的β值引入
的误差。
根据电路有
iB 3 I R iB3 iC1 因为 iE 3 iB1 iB 2 若 1 2 3 则 iB iB1 iB 2
iE 3 1
VCC IR iC1 T1 iC2= IO