三極管基本電流源模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),安徽理工大學(xué)電氣工程系,主講 ：黃友銳,第七講,04 電 流 源,電流源是一個(gè)輸出電流恒定的電源電路，與電壓源相對(duì)應(yīng)。,4.1 電 流 源 概 述 4.2 三極管基本電流源 4.3 集成電路電流源,4.1 電 流 源 概 述,(1)電流源電路是一個(gè)電流負(fù)反饋電路， 并利用PN結(jié)的溫度特性，對(duì)電流源電路進(jìn)行溫度補(bǔ)償， 以減小溫度對(duì)電流的影響。,(2)電流源電路用于模擬集成放大器中 以穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，這對(duì)直接耦合放大器是十分重要的。,(3)用電流源做有源負(fù)載，可獲得增益高、 動(dòng)態(tài)范圍大的特性。,(4)用電流源給電容充電，以獲得線性電壓輸出。,(5)電流源還可單獨(dú)制成穩(wěn)流電源使用。

2、,(6)在模擬集成電路中，常用的電流源電路有： 鏡象電流源、精密電流源、 微電流源、多路電流源等。,4.2 三極管基本電流源,用普通的三極管接成電流負(fù)反饋電路，即可構(gòu)成一個(gè)基本的電流源電路。分壓偏置基本放大電路就具有這一功能，其電路如圖04.01所示。,分壓偏置電路對(duì)工作點(diǎn)具有穩(wěn)定作用，也就是對(duì)IO有穩(wěn)定作用，具有穩(wěn)流特性。電壓源的內(nèi)阻小，電流源的內(nèi)阻大，內(nèi)阻越大穩(wěn)流特性越好。,(a) (b) 圖04.01 三極管電流源,下面就通過圖04.02所示的等效電路來求該電路的內(nèi)阻，以探討其穩(wěn)流特性。由圖可得,圖04.02 求Ro微變等效電路,可見三極管基本電流源的內(nèi)阻較三極管放大區(qū)的輸出電阻rce又

3、有較大提高。,4.3 集成電路電流源,4.3.1鏡象電流源,鏡象電流源電路如圖04.03所示，它的特點(diǎn)是工作三極管的集電極電流是電流源電路的鏡象(電流相等）。,圖04.03 鏡象電流源,4.3.2 精密鏡象電流源,精密鏡象電流源和普通鏡象電流源相比，其精度提高了 倍。電路如圖04.04所示。,由于有T3的存在，IB3和將比鏡象電流源的2IB小3倍。因此IC2和IREF更加接近。,圖04.04 精密電流源,4.3.3 微電流源,微電流源電路如圖04.05所示，通過接入Re電阻得到一個(gè)比基準(zhǔn)電流小許多倍的微電流源，適用微功耗的集成電路中。由圖可得：,圖04.05 微電流源,4.3.4 比例電流源,

4、在鏡象電流源電路的基礎(chǔ)上，增加兩個(gè)發(fā)射極電阻，使兩個(gè)發(fā)射極電阻中的電流成一定的比例關(guān)系，即可構(gòu)成比例電流源。其電路如圖04.06所示。,圖04.06比例電流源,4.3.5 多電流源,通過一個(gè)基準(zhǔn)電流源穩(wěn)定多個(gè)三極管的工作點(diǎn)電流，即 可構(gòu)成多路電 流源，電路見 圖 04. 07。圖 中一個(gè)基準(zhǔn)電 流 IREF可獲得 多個(gè)恒定電流 IC2、IC3。,05 放大電路的頻率特性,在放大電路的通頻帶中給出了頻率特性的概念- 幅度頻率特性 相位頻率特性,幅頻特性是描繪輸入信號(hào)幅度固定，輸出信號(hào)的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。即 = =,相頻特性是描繪輸出信號(hào)與輸 入信號(hào)之間相位差隨頻率變化而變 化的規(guī)律。即

5、,這些統(tǒng)稱放大電路的頻率響應(yīng)。,幅頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱為幅度頻率失真; 相頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱為相位頻率失真。,放大電路的幅頻特性和相頻特性，也稱為頻率響應(yīng)。因放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的增益不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱為幅度頻率失真，簡稱幅頻失真。放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的相移不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱為相位頻率失真，簡稱相頻失真。幅頻失真和相頻失真是線性失真。,(動(dòng)畫5-1),2.三極管的()是頻率的函數(shù)。在研究頻率特 性時(shí)，三極管的低頻小信號(hào)模型不再適用，而要采用高頻小信號(hào)模型。,這些統(tǒng)稱放大電路的頻率響應(yīng)。,幅頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱為幅度頻率失真; 相頻特性偏離中

6、頻值的現(xiàn)象稱為相位頻率失真。,產(chǎn)生頻率失真的原因是: 1.放大電路中存在電抗性元件，例如耦合電容、 旁路電容、分布電容、變壓器、分布電感等;,5.1 RC 電路的頻率響應(yīng) 5.2 雙極型三極管的高頻小信號(hào)模型 5.3 共發(fā)射極接法放大電路頻率特性 5.4 場效應(yīng)三極管的高頻小信號(hào)模型,5.1 RC電路的頻率響應(yīng),5.1.1 RC低通電路 5.1.2 RC高通電路,5.1.1 RC低通電路,圖05.01 RC低通電路,RC低通電路如圖05. 01所示。電壓放大倍數(shù)(傳遞函數(shù))為：,由以上公式可做出如圖05.02所示的RC低通電路的近似頻率特性曲線：,圖05.02 RC低通電路的頻率特性曲線,幅頻特性的X軸和Y軸都是采用對(duì)數(shù)坐標(biāo), 稱為上限截止頻率。當(dāng) 時(shí)，幅頻特性將以十倍頻 20dB 的斜率下降，或?qū)懗?-20dB/dec 。在 處的誤差最大，有3dB。,當(dāng) 時(shí)，相頻特性將滯后45，并且具有 -45/dec的斜率。在0.1 f H 和10 f H 處與實(shí)際的相頻特性有最大的誤差，其值分別為+5.7和5.7。采用這種折線化畫出的頻率特性曲線稱為波特圖，是分析放大電路頻率響應(yīng)的重要手段。,5.1.2 R