RX-8025前面第4和第5章所讨论的BJT和FET放大电路中,静态工作点一般是利用外接电阻元件来建立的。但在集成电路中制造一个三端器件比制造一个电阻所占用的面积小,也比较经济,因而采用BJT或FET制成电流源。所谓电流源是指电流恒定的电源。实际上,理想电流源是不存在的,所幸的是,我们在第4章和第5章分别讨论的三端器件BJT和FET,它们的输出特性在放大区内均具有近似恒流的特性,其动态输出电阻值均很高,因而可以直接利用或稍加改进,即可获得多种较好的电流源,以使模拟集成电路能获得稳定直流偏置。下面分别讨论由这两种器件构成的电流源。

BJT电流源电路,镜像电流源,电路如图6.1.1a所示,设Tl、T2的参数全同,即b1=b2,rcEo1=rcEo2,由于两管具有相同的基一射极间电压(7m=yE2),所以rm=JE2,rcl=rc2。当BJT的b较大时,基极电流J:可以忽略,所以T2的集电极电流rc2近似等于基准电流JREF,即

io=ic2=ibef=vcc+vee/r        (6.1.1)

由上式可以看出,当R确定后,rREF就确定了,Ic2也随之而定,常将Jc2看作是JREF的镜像,所以称图6.1.1a为镜像电流源。图6,1.1b是它的代表符号,ro=ic2,ro为电流源的动态输出电阻(图中未画出),也称为小信号电阻。图

6.1,1c为电流源的输出特性jc2=r(cE2)。由图可知,输出特性的电流在一定范围内是恒定的,其斜率的倒数为动态输出电阻,即

rc2=rREF-ycc~yE-(vEE) ycc+yEE

此外,由于T1管对T2管具有温度补偿作用,rc2的温度稳定性也较好。但JREF受电源变化的影响大,故要求电源十分稳定。

镜像电流源电路适用于较大工作电流(毫安数量级)的场合。若需减少rc2的值(例如微安级),必要求R的值很大,这在集成电路中难以实现。因此,镜像电流源

(a)电路图 (b)代表符号 (c)输出特性,需要研究改进型的电流源。

微电流源,图6.1.2是模拟集成电路中常用的一种电流源。与图6.1,1相比,在T2的射极电路接入电阻Re2。当基准电流IREF一定时,fc2可确定如下:

因为

7E1-yE2=ΔyE=JE2Rc2

所以

fo=fc≈fE=ui                (6.1.3)

由式(6.1.3)可知,利用两管基一射极电压差Δ‰E(约几十毫伏)可以控制输出电流rc2。由于ΔvbE的数值小,故用阻值不大的Re2即可获得微电流源微小的工作电流,称为微电流源。该电路由于T1、T2是对管,两管基极又连在一起,当+uc、-ym、R和Re2为已知时,基准电流fREF≈(vcc+veE)/R,在7E1、vE2为一定值时,rc2也就确定了;在电路中,当电源电压7cc和一‰E发生变化时,JREF以及Δy:E也将发生变化,由于Re2的值一般为数千欧,使yE2<<E1,以至T2的yE2值很小而工作在输人特性的弯曲部分,则rc2的变化远小于IREF的变化,故电源电压波动对工作电流rc2的影响不大。同时,因为T1对T2有温度补偿作用,所以rc2的温度稳定性也较好。电路的输出电阻r≈r2(1+yu)①,反映Jo=rc2有很高的恒定性。