集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

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分析恒流源电路的方法是:

(1)确定恒流源电路中的基准晶体管或场效应管;

(2) 计算或确定基准电流;

(3)根据半导体器件之间的一致性,计算输出恒流值;

(4)绘制恒流部分的交流通路,确定恒流源的内阻。

由于恒流源的内阻较大,计算恒流源内阻时不能忽略三极管集电极与发射极之间,或场效应管漏极与源极之间的动态电阻。

【解答过程】:1、基本镜像恒流源分析

已知基本镜像恒流源电路如图1所示,试计算输出电流集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?的大小和恒流源内阻。

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

图1

晶体管集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?是基准管,且集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?,工作在放大状态。

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?特性参数完全一致时,由集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?可推得集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

由基准输入回路得,

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所以,集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?时,集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

恒流输出管集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?的交流通路如图1(b)所示,将晶体管用微变等效模型替代后的电路模型如图1(c),显然,恒流源的内阻集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

必须注意,应用集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?管的恒流特性时,必须满足集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?,保证集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?始终工作在放大状态。

基本镜像恒流源电路的扩展电路有两种,如图2所示。

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

图2

图2(b)的集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?管采用多集电极晶体管(图2(a)已将其分散画),以基准管的集电极面积为基准,可得到一组与集电极面积成正比的多个恒流源集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

图2(c)中增加集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?管可以进一步减少恒流输出集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?与基准电流集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?之间的近似程度,此时,

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2.高内阻(Wilson)恒流源

图3是Wilson恒流源电路,试计算恒流输出值。

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

图3

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?管是基准管,集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?,工作在放大状态。

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?均工作在放大状态时,各电流之间关系为:

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

整理后可得:集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

按二极管形式连接的集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?管是集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?管发射极的等效电阻,Wilson恒流源的内阻要大于集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

3.微恒流源(Widlar)电路

图4是Widlar微恒流源电路,试计算输出恒流值。

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

图4

晶体管集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?是基准管,且集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?,工作在放大状态,集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?管发射极电流与发射极电压之间的关系为:

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

所以,

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?(1)

同理,当集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?工作在放大状态时,

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析? (2)

由基极回路方程得:

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?(3)

将式(1)和式(2)代入式(3),同时考虑集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?,得:

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?(4)

例,当电源电压等于+15V,集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?,若要产生集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?的恒流源,试确定电阻R1的值。

将参数代入式(4)可得集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

若不采用微电源源电路,采用基本恒流源电路,虽然只需要一个电阻R,但此时电阻阻值要求为:

集成运算放大电路中的恒流源电路如何分析?

此阻值远大于微电源电路中电阻R与R1之和,意味着需要占用更多的芯片面积。

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