四種恒流源電路分析、基本原則及輸入、輸出要求

恒流源電路

恒流源電路,恒流源由信號源和電壓控制電流源（VCCS）兩部分組成。正弦信號源采用直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)，即以一定頻率連續(xù)從EPROM中讀取正弦采樣數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換并濾波后產(chǎn)生EIT所需的正弦信號。

本系統(tǒng)采用DDS集成芯片AD9830，其內(nèi)部有兩個12位相位寄存器和兩個32位頻率寄存器。在單片機的控制下對相應的寄存器置數(shù)就可以方便得到2MHz以下的任意頻率和相位的輸出，其中頻率精度為1/ 2 32，相位分辨率為2π/2 12，輸出幅度也可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，因此能滿足系統(tǒng)多頻激勵（10kHz～1MHz）的要求。

恒流源電路

恒流源電路的基本原則

基本的恒流源電路主要是由輸入級和輸出級構(gòu)成，輸入級提供參考電流，輸出級輸出需要的恒定電流。

恒流源電路就是要能夠提供一個穩(wěn)定的電流以保證其它電路穩(wěn)定工作的基礎。即要求恒流源電路輸出恒定電流，因此作為輸出級的器件應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MOSFET來實現(xiàn)。

為了保證輸出晶體管的電流穩(wěn)定，就必須要滿足兩個條件：

a）其輸入電壓要穩(wěn)定——輸入級需要是恒壓源；

b）輸出晶體管的輸出電阻盡量大（最好是無窮大）——輸出級需要是恒流源。

恒流源電路的輸入、輸出要求

（一）輸入要求

恒流源電路

上左圖是用增強型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，其前面就應當設置一個恒壓源。實際上，T1 MOS管在此的作用也就是為了給T2提供一個穩(wěn)定的柵-源電壓，即起著一個恒壓源的作用。

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就是一個給T2提供穩(wěn)定基極電壓的發(fā)射結(jié)二極管。當然，T1的電流放大系數(shù)越大、跨導越高，則其恒壓性能也就越好。同時，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（即Early效應）。

（二）輸出要求

如果采用BJT，為了使其輸出電阻增大，就需要設法減小Early效應（基區(qū)寬度調(diào)制效應），即要盡量提高Early電壓。

如果采用MOSFET，為了使其輸出電阻增大，就需要設法減小其溝道長度調(diào)制效應和襯偏效應。因此，這里一般是選用長溝道MOSFET ，而不用短溝道器件。

四種恒流源電路分析

在改進型差動放大器中，用恒流源取代射極電阻RE，既為差動放大電路設置了合適的靜態(tài)工作電流，又大大增強了共模負反饋作用，使電路具有了更強的抑制共模信號的能力，且不需要很高的電源電壓，所以，恒流源和差動放大電路簡直是一對絕配！

恒流源既可以為放大電路提供合適的靜態(tài)電流，也可以作為有源負載取代高阻值的電阻，從而增大放大電路的電壓放大倍數(shù)。這種用法在集成運放電路中有非常廣泛的應用。本節(jié)將介紹常見的恒流源電路以及作為有源負載的應用，為后續(xù)內(nèi)容的學習進行知識儲備。

（一）恒流源電路-鏡像恒流源電路

如圖1所示為鏡像恒流源電路，它由兩只特性完全相同的管子VT0和VT1構(gòu)成，由于VT0管的c、b極連接，因此UCE0=UBE0，即VT0處于放大狀態(tài)，集電極電流IC0=β0*IB0。另外，管子VT0和VT1的b-e分別連接，所以它們的基極電流IB0=IB1=IB。設電流放大系數(shù)β0=β1=β，則兩管集電極電流IC0=IC1=IC=β*IB。可見，由于電路的這種特殊接法，使兩管集電極IC1和IC0呈鏡像關(guān)系，故稱此電路為鏡像恒流源（IR為基準電流，IC1為輸出電流）。

恒流源電路