要深入理解集成运放的工作原理,一定要理解其中的电流源电路,这一节将有非常助于提高大家对于三极管的应用和集成运放工作原理的认知!
特别要注意:偏置电路,是用电流源电路来为各级设置静态工作点的电路!
电流源电路
镜像电流源
注意:
#两只管子基极接基极,射极接射极,UBE相同,势必导致IB,IC,IE都相同,所以是完全对称的。
#T0管的基极和集电极短路,UBE=UCE,说明管子处于饱和和放大的临界状态(饱和是集电结要反偏),则可以说:T0永远不会真正进入饱和状态!
#电路中有反馈,当温度升高,IC增大(电子的运动加剧),IE增大,IB增大,IR不变,所以IC减小。
但是这个也不是万能的,如果需要小的静态电流怎么办?必须R特别大,不适合集成,聪明人想出一个办法:
微电流源
现在不是镜像的了,多加了一个电阻Re,Re上面的电流很小,因为其电压是两个管子发射结压降之差,这样就能提供很小的IC1.上图中超越方程不好解,实际上不用解,需要的IE1是我们设计所需的,根据结压降来计算,就只需要选Re即可。
有时候需要不同大小的电流源:
有时候需要输入电阻大,比如10MΩ,就需要MOS管:
那肯定有人问,具体在电路中,电流源怎么用呢??
集成放大电路的中间级是很重要的,因为是主放大电路,差模放大倍数和电压放大倍数都和中间级息息相关,要使它们尽量大!那我们一般有可以用复合管增大,还可以用有电流源的有源负载(电流源等效电阻无穷大)!
有源负载的两种重要形式
1.上图中T1管为放大管,上面T2,T3是一个镜像电流源,还记得吗?只是用的是PNP管,IC2的电流就是与NPN型相反的,如图中所示。
2.集电结静态电流怎么算?已经学过,IC2的电流就是IR的电流,IR的电流可以通过VCC减去UBE,除R,这个电流叫基准电流,是可以直接计算确定的电流
3.输入有个直流分量UIQ,但是镜像电流源产生了IC2,这两个电流都在T1上,是否冲突呢?谁服从谁呢?
我们为什么用ICQ设置静态工作点?就是为了在温度的变化时,其Q点基本不变。所以设计时,UIQ是可变的,能够适应后面ICQ,才是一个好电路。
为什么考虑h22?这是个电导,是集电极和发射极的电阻RCE的倒数,之前我们一直没考虑过RCE对吗?我们画交流等效电路时,没有画过RCE,只画了RBE对吗?(不明白的可以看看之前的内容,找个图看看,是不是只有RBE)
那这里的交流等效电路为什么又要考虑RCE呢?
因为之前之所以忽略,是因为其大小几百k欧姆,等效电路上,VCC接地,RC(集电极上经常与VCC串联的电阻,我们叫RC)和负载与之并联,所以RCE的分流很小,忽略。现在,T1上集电极的RC就是T2的RCE2,现在相当于RCE1和RCE2等数量级并联,就不能忽略两者,画出上图的交流等效电路!
结论是什么?
输出电阻大,我们一般都要输出电阻小,这里输出电阻大,有什么用?相当于动态电流大部分都流到负载上去了,积累了电流放大倍数,后面可以转化为电压放大倍数!
1.双端输入,单端输出的差分放大电路
2.如何设置的?镜像电流源是有一个明显特征的:基准电流(可以直接计算出来的),所以这里严格说,不能算镜像电流源。此图中,其静态电流是由下面的电流源从三极管的射极设置的。
参考《模拟电子技术基础》清华大学华成英主讲
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