模电课件4.2

比例恒流源（重点） 二. 比例恒流源（重点）
如果要求电流源输出电流与参 考电流保持一定的比例关系， 考电流保持一定的比例关系，则可 采用比例式恒流源电路， 采用比例式恒流源电路，它可由三 极管或场效应管组成。 极管或场效应管组成。 三极管比例式电流源电路如图所 示，在基本电流镜的两发射极接入 Re1与Re0 。
又 I C 1 = I C 2 , I C 2 = β I B 2 假设 Q2 处于放大区,所以可表示为 处于放大区 所以可表示为
I REF = I C（1＋ 2 2 ） β （1＋ β 3）
因此 而参考电流为
I0 = IC2 =
I REF 2 1+ β (1 + β 3 )
I REF
V + − V BE 3 − V BE − V − V + − 2V BE − V − = ≈ R1 R1
说明:输出电流与参考电流之间的差为 若提高β,误差会更小 说明 输出电流与参考电流之间的差为2%,若提高 误差会更小。 输出电流与参考电流之间的差为 若提高 误差会更小。 但提高β是有限度的， 但提高 是有限度的，所以只有通过改变电路结构来改变 是有限度的 从而减小 I 0与I REF 的偏差。 式的关系， 式的关系， 的偏差。 难集成。 难集成。 的数值还是比较大的， 另外，电路中的电阻 R1 的数值还是比较大的， 另外，
求电阻
R1
I REF VCC − U BE = R
I REF = 2 1+
∴ IC 2
β
[练习 目的 设计一个能提供指定输出电流的基本镜像电流源。 练习]目的 设计一个能提供指定输出电流的基本镜像电流源。 练习 目的:设计一个能提供指定输出电流的基本镜像电流源 电路如图所示。 电路如图所示。 晶体管参数为 VBE ( on ) = 0.6v, β = 100, V A = ∞
式中 VBE = VBE1 = VBE 2 ,
VBE 3 = VBE
对比发现， 对比发现，改进的镜像电流源的的精度比 基本镜像电流源的精度高。 基本镜像电流源的精度高。
电流源(自学 二. Wilson电流源 自学 电流源 自学)
MOSFET Wilson电流源 电流源
Wilson电流源 电流源 输出电阻的等效电路
设计过程很简单，首先确定 然后选定R和 设计过程很简单，首先确定IE0和IE1，然后选定 和Re。
4.2.2 改进的镜像电流源
一. 加射极输出器的电流源 提高电流源的精度， 提高电流源的精度，可以采用图 示的改进的镜像电流源电路。 示的改进的镜像电流源电路。 图中,晶体管 图中 晶体管 Q3 的引入是为了减小基本 镜像电流源的两个晶体管基极从参考电流
4.1
集成电流源
集成电流源是提供恒定电流的电子线路， 集成电流源是提供恒定电流的电子线路，在模拟 是提供恒定电流的电子线路 集成电路中， 集成电路中，广泛的使用恒流源为放大器提供稳定 的偏置电路或作为放大电路的有源负载。 的偏置电路或作为放大电路的有源负载。 集成电流源符合 设计多用有源器件的原则 集成电流源符合IC设计多用有源器件的原则，而 符合 设计多用有源器件的原则， 且作为偏置电源的静态工作点对温度和电源波动具 有稳定的优点。 有稳定的优点。
作业： 作业：P215
44-2
单周三: 单周三 交作业 答疑: 学校统一安排 考试前 考试前) 答疑 学校统一安排(考试前
课件下载网址： http://202.115.21.138/wlxt (本校的网络学堂） （光电信息学院 模拟电路基础，钟建 教案 密码：502 ）
[练习 目的 设计一个能提供指定输出电流的基本镜像电流源。 练习]目的 设计一个能提供指定输出电流的基本镜像电流源。 练习 目的:设计一个能提供指定输出电流的基本镜像电流源 电路如图所示。 电路如图所示。晶体管参数为 VBE ( on ) = 0.6V , β = 100, V A = ∞
+ − 输出电流为200uA。 当 V = 5V,V =−5V 时，输出电流为 。
I REF = IC0 + 2I B = IC1 + 2I B = IC1 +
I ∴ I C1 = REF 2 1+
2
β
IC1
β
IREF：参考电流或基准电流; 参考电流或基准电流 IC1：输出电流，当β>>1时，有IC1 ≈ IREF 输出电流， 时 大区类似），故 大区类似），故： ），
;
由于T 的基极和集电极相连（集电结零偏， 由于 0的基极和集电极相连（集电结零偏，外部电流分配与放
ib1 R B ui
1
RC C1 T1
u
o
RC C2 T2 B2
+UCC R
B
ib2
B1
E IC3 -UEE 恒流源
ui
2
4.1 集成电流源 分离元件放大电路：电阻多，电容多。 分离元件放大电路：电阻多，电容多。 集成放大电路：电阻、电容集成难度大。 集成放大电路：电阻、电容集成难度大。 偏置电路：恒流源（ 偏置电路：恒流源（BJT和FET恒流 和 恒流 源） 恒流源偏置的放大电路 恒流源－直流电流源－电流源。 恒流源－直流电流源－电流源。
∴ I C1 ≈ I E1
（重点） 重点）
Re0 ≈ I REF R e1
比例恒流源（重点） 二. 比例恒流源（重点）
I C1 ≈ I E1 Re0 ≈ I REF R e1
I C 0 ≈ I E 0 ≈ I REF = VCC − U BE 0 R + Re 0
（记忆，乘积相等）可见，只要改 记忆，乘积相等）可见， 比例，就可得到与I 变Re0与Re1比例，就可得到与IREF不 同比例的IC1，这也是得名”比例恒 这也是得名” 同比例的I 流源电路”的原因。比例式恒流源 流源电路”的原因。 电路也可用场效应管来组成， 电路也可用场效应管来组成，其电 路结构稍有不同。 路结构稍有不同。
4.2.1 基本镜像恒流源（又称电流镜） 基本镜像恒流源（又称电流镜）
+ VCC
I REF IC 0 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0 IB0 IB1 T1
R 2IB
RL
I C1
4.2.1 基本镜像恒流源（又称电流镜） 基本镜像恒流源（又称电流镜）
T0、T1完全对称，常称“对管”（理想化） 完全对称，常称“对管” 理想化） UBE0=UBE1（均记作 BE） 均记作U 故IB0=IB1=IB，IC0=IC1，则
第四章 集成运算放大电路
第四章 集成运算放大电路
§4.1 概述 §4.2 集成运放中的电流源 §4.3 集成运放的电路分析及其性能指标 集成运放的种类、 §4.4 集成运放的种类、选择与使用
4.1 集成运放中的电流源
+ ui
输输输 中中输 输输输
uo
-
偏偏偏偏
集成运放基本组成
偏置电路：为上述各级电路提供稳定和合适的偏 偏置电路： 置电流，决定各级的静态工作点， 置电流，决定各级的静态工作点，也可以作为有源负 载提高电压增益，输入级设置一个电流值低而又十分 载提高电压增益，输入级设置一个电流值低而又十分 稳定的偏置电流。 稳定的偏置电流。 电路形式：各种恒流源组成。 电路形式：各种恒流源组成。 形式
IE0 Re1 I REF IC0 T0 R
+ VCC
RL
I C1
T1 Re1 IE1
三、微电流源
集成电路中常常要求提供很小（通常几十微安） 集成电路中常常要求提供很小（通常几十微安）的静态 电流，受工艺限制，又不能用太大的电阻，怎么办？ 电流，受工艺限制，又不能用太大的电阻，怎么办？
I E1 = (U BE0 − U BE1 ) Re
三、多路电流源（自学） 多路电流源（自学）
多集电极管
根据所需静态电流， 根据所需静态电流，来 选取发射极电阻的数值。 选取发射极电阻的数值。
根据所需静态电流， 根据所需静态电流，来 确定集电结面积。 确定集电结面积。
根据所需静态电流， 根据所需静态电流， 来确定沟道尺寸。 来确定沟道尺寸。
4.2.4 有源负载电路(自学 有源负载电路 自学) 自学
VCC −UBE I REF = R
VCC −UBE I REF = R
I REF I C1 = ≈ I REF 2 1+
β>>1
β
由上式可以看出， 由上式可以看出，当VCC、R确 确 定值时， 就确定了，因此I 定值时，IREF 就确定了，因此 C1也 随之而定（ 无关）。 随之而定（与RL无关）。 电路如同一面镜子， 镜子” 电路如同一面镜子， IREF 在“镜子” 里所成的“ 故称为“镜像恒流源” 里所成的“像”为IC1，故称为“镜像恒流源”。 这种偏置电路的优点是结构简单，而且有一定的温度补偿作用。 这种偏置电路的优点是结构简单，而且有一定的温度补偿作用。
+ − 输出电流为200uA。 当 V = 5V,V =−5V 时，输出电流为 。
求电阻 R1 解：
I REF 2 = I 0 (1 + ) = 200 × (1 + ) = 204 µ A β 100 2
可得
R1 =
V + −VBE(on) −V − I REF
5 − 0.6 − (−5) = = 21.6KΩ 0.204
I REF 中分得的电流。 中分得的电流。
Q3 的电流比Q1 Q2
的电流要小很多， 的电流要小很多， .改进的镜像电流源 改进的镜像电流源
要小很多。 因此它的 β 3 比 β1＝β 2＝β 要小很多。
2）电流的计算 ）
I E3 2I B2 I REF = IC1 + = IC1 + 1+ β3 1+ β3
U BE UT ( U BE0 −U BE1 ) UT
I E ≈ I Se
，
I E0
I E1
≈ I Se
U BE 0 − U BE1 = U T ln
I E0 = I E1 Re I E1
I E1 ≈ I C1
Re0 Re1 e
I E0 ≈ I C0 ≈ I R =
VCC − U BE0 R
超越 方程
比例恒流源（重点） 二. 比例恒流源（重点）
可以看出， 可以看出，当β较大时， 较大时， IE0≈IC0≈IREF，IE1≈IC1。因此
I C 0 ≈ I E 0 ≈ I REF = VCC − U BE 0 R + Re 0
当Re1与Re0相差不太大时，可以 相差不太大时， 认为U 则有: 认为 BE1≈UBE0，则有 IE1Re1≈IE0Re0≈IREFRe0