【電路收藏】如何設計單極性恒流源電路？-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-05-12
得到穩定的電流輸出是極其簡單的事情，最簡單的方法就是使用電流鏡：兩個完全相同的晶體管（采用同一塊芯片制造，從而工藝、尺寸和溫度都完全一致），如圖1所示相連。
兩個器件的基極-射極電壓相同，因此流入集電極T2的輸出電流等于流入集電極T1的輸入電流。
此分析假設T1和T2相同且等溫，并且它們的電流增益極高，以至于可忽略基極電流。它還會忽略早期電壓，使集電極電流隨集電極電壓變化而改變。
可采用NPN或PNP晶體管組成這些電流鏡。將n個晶體管并聯組成T2，則輸出電流為輸入電流的n倍，如圖2a所示。若T1由m個晶體管組成，T2由n個晶體管組成，則輸出電流將是輸入電流的n/m倍，如圖2b所示。
若早期電壓影響很大，則可使用略為復雜的威爾遜電流鏡降至最低。3晶體管和4晶體管版本如圖3所示。4晶體管版本更為精確，且具有更寬的動態范圍。
需要跨導放大器(voltage_in/current_out)時，可使用一個單電源運算放大器、一個BJT或FET(MOSFET通常是最佳選擇，因為它不存在基極電流誤差)以及一個定義跨導值的精密電阻來組成，如圖4所示。
該電路簡單、價格不高。MOSFET柵極上的電壓可設置MOSFET中的電流和R1，使R1上的電壓V1等于輸入電壓VIN。
若單芯片IC中需要用到電流鏡，則最好使用簡單的晶體管電流鏡。然而，若采用分立式電路，其匹配電阻高昂的價格(價格高是因為需求量有限，而非制造困難)將使圖5中的運算放大器電流鏡成為最便宜的技術。 該電流鏡由跨導放大器和一個額外的電阻組成。
電流鏡具有相對較高、有時非線性的輸入阻抗，因此它們必須由高阻抗電流源(有時亦稱為剛性電流源)提供電流。若輸入電流必須具有低阻抗吸電流能力，則需使用運算放大器。圖6所示為兩個低ZIN電流鏡。
采用基本電流鏡和電流源，則輸入和輸出電流極性相同。通常，輸出晶體管的射極/源極直接或通過檢測電阻接地，且輸出電流從集電極/漏極流入負載，其他端子連接直流電源。
這樣做并非總是很方便，尤其當負載的一個端子需接地時。如圖7所示，若電路采用其直流電源的射極/源極來構建，則不存在此問題。
若電流或電壓輸入參考地，則必須使用電平轉換。有多個電路可以實現；而圖8中的系統在很多場合下都適用。
這款簡單的電路采用接地電流源驅動直流電源上的電流鏡，從而驅動負載。注意，電流鏡可能有增益，因此信號電流不需要像負載電流那么高。
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