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1、模拟模拟电子技术基础电子技术基础安徽理工大学电气工程系安徽理工大学电气工程系主讲主讲 ：黄友锐：黄友锐第七讲第七讲04 04 电电 流流 源源 电电流流源源是是一一个个输输出出电电流流恒恒定定的的电电源源电电路路，与与电压源相对应。电压源相对应。4.1 电电 流流 源源 概概 述述4.2 三极管基本电流源三极管基本电流源4.3 集成电路电流源集成电路电流源 4.1 4.1 电电 流流 源源 概概 述述(1)(1)电流源电路是一个电流负反馈电路，电流源电路是一个电流负反馈电路，并利用并利用PN结的温度特性，对电流源电路进行温度补偿，结的温度特性，对电流源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。
2、以减小温度对电流的影响。(2)(2)电流源电路用于模拟集成放大器中电流源电路用于模拟集成放大器中以稳定静态工作点，这对直接耦合放大器是十分重要的。以稳定静态工作点，这对直接耦合放大器是十分重要的。 (3)(3)用电流源做有源负载，可获得增益高、用电流源做有源负载，可获得增益高、动态范围大的特性。动态范围大的特性。(4)(4)用电流源给电容充电，以获得线性电压输出。用电流源给电容充电，以获得线性电压输出。(5)(5)电流源还可单独制成稳流电源使用。电流源还可单独制成稳流电源使用。(6)(6)在模拟集成电路中，常用的电流源电路有：在模拟集成电路中，常用的电流源电路有：镜象电流源、精密电流源、镜象电
3、流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等。微电流源、多路电流源等。4.2 4.2 三极管基本电流源三极管基本电流源 用用普普通通的的三三极极管管接接成成电电流流负负反反馈馈电电路路，即即可可构构成成一一个个基基本本的的电电流流源源电电路路。分分压压偏偏置置基基本本放放大大电电路路就具有这一功能，其电路如就具有这一功能，其电路如图图04.0104.01所示。所示。 分分压压偏偏置置电电路路对对工工作作点点具具有有稳稳定定作作用用，也也就就是是对对I IO O有有稳稳定定作作用用，具具有有稳稳流流特特性性。电电压压源源的的内内阻阻小小，电电流流源源的的内内阻阻大大，内内阻阻越越大稳流特性越好。大稳
4、流特性越好。 (a) (b) 图图04.01 三极管电流源三极管电流源 下下面面就就通通过过图图04.0204.02所所示示的的等等效效电电路路来来求求该该电路的内阻电路的内阻，以探讨其稳流特性以探讨其稳流特性。由图可得。由图可得图图04.02 求求Ro微变等效电路微变等效电路 可见三极管基本电流源的内阻较三极管放可见三极管基本电流源的内阻较三极管放大区的输出电阻大区的输出电阻rce又有较大提高又有较大提高。4.3 4.3 集成电路电流源集成电路电流源 4.3.14.3.1镜象电流源镜象电流源三极管三极管T1、T2匹配，匹配，则则,BE2BE1BE21VVV= = = = = IIIRCB=
5、=+ +12IICB= =+ +22IC( )= =+ +212 且且，当，当 2时时,RVVIBECCR- -= =IICR2= =，IC2和和IR是镜象关系。是镜象关系。 镜镜象象电电流流源源电电路路如如图图04.0304.03所所示示，它它的的特特点点是是工工作作三三极极管管的的集集电电极极电电流流是是电电流流源源电电路路的的镜象镜象( (电流相等）。电流相等）。 图图04.03 04.03 镜象电流源镜象电流源4.3.2 4.3.2 精密镜象电流源精密镜象电流源 精精密密镜镜象象电电流流源源和和普普通通镜镜象象电电流流源源相相比比，其其精精度提高了度提高了 倍。电路如图倍。电路如图04
6、.0404.04所示。所示。 由由于于有有T3的的存存在在，IB3和和将将比比镜镜象象电电流流源源的的2IB小小3倍倍。因因此此IC2和和IREF更加接近。更加接近。 图图04.04 精密电流源精密电流源4.3.3 4.3.3 微电流源微电流源e2BEE2C2oBEBE2BE1e2E2e2E2BE2BE1/=RVIIIVVVRIRIVVD=D=-=+ 微电流源电路如图微电流源电路如图04.0504.05所示，通过接入所示，通过接入Re电阻电阻得到一个比基准电流小许多倍的微电流源，适用微得到一个比基准电流小许多倍的微电流源，适用微功耗的集成电路中。由图可得：功耗的集成电路中。由图可得： 图图04
7、.05 微电流源微电流源Io与与IR的关系如下的关系如下)ln(lneeS2oS1RTBE2BE1BE/S2E2C2o/S1E1RT2BET1BEIIIIVVVVIIIIIIIVVVV- -= =- -= =D D = = 一般有一般有IS1= IS2，所以，所以Te2ooRoRe2Te2BEolnlnVRIIIIIRVRVI= = =D D= = 因因D DVBE小，小，Io IR。同时。同时 Io的稳定性也比的稳定性也比 IR好。好。4.3.4 4.3.4 比例电流源比例电流源 在在镜镜象象电电流流源源电电路路的的基基础础上上，增增加加两两个个发发射射极极电电阻阻，使使两两个个发发射射极极
8、电电阻阻中中的的电电流流成成一一定定的的比比例例关关系，即可构成系，即可构成比例电流源比例电流源。其电路如图。其电路如图04.06所示。所示。图图04.06比例电流源比例电流源4.3.5 4.3.5 多电流源多电流源 通通过过一一个个基基准准电电流流源源稳稳定定多多个个三三极极管管的的工工作点电流，即作点电流，即可构成多路电可构成多路电流源，电路见流源，电路见图图 04. 07。图。图中一个基准电中一个基准电流流 IREF可获得可获得多个恒定电流多个恒定电流IC2、IC3。图图04.07 多电流源多电流源05 放大电路的频率特性在放大电路的通频带中给出了频率特性的概念在放大电路的通频带中给出了
9、频率特性的概念- 幅度频率特性幅度频率特性 相位频率特性相位频率特性 幅频特性是描绘输入信号幅幅频特性是描绘输入信号幅度固定，输出信号的幅度随频率度固定，输出信号的幅度随频率变化而变化的规律。即变化而变化的规律。即 = = 相频特性是描绘输出信号与输相频特性是描绘输出信号与输入信号之间相位差随频率变化而变入信号之间相位差随频率变化而变化的规律。即化的规律。即这些统称放大电路的频率响应。这些统称放大电路的频率响应。幅频特性偏离中频值的现象称为幅频特性偏离中频值的现象称为幅度频率失真幅度频率失真; 相频特性偏离中频值的现象称为相频特性偏离中频值的现象称为相位频率失真相位频率失真。 放放大大电电路路
10、的的幅幅频频特特性性和和相相频频特特性性，也也称称为为频频率率响响应应。因因放放大大电电路路对对不不同同频频率率成成分分信信号号的的增增益益不不同同，从从而而使使输输出出波波形形产产生生失失真真，称称为为幅幅度度频频率率失失真真，简简称称幅幅频频失失真真。放放大大电电路路对对不不同同频频率率成成分分信信号号的的相相移移不不同同，从从而而使使输输出出波波形形产产生生失失真真，称称为为相相位位频频率率失失真真，简简称称相相频频失失真真。幅频失真和相频失真是幅频失真和相频失真是线性失真线性失真。(动画5-1)2.2.三三极极管管的的 ( ( ) )是是频频率率的的函函数数。在在研研究究频频率率特特
11、性性时时，三三极极管管的的低低频频小小信信号号模模型型不不再再适适用用，而而要要采用高频小信号模型。采用高频小信号模型。这些统称放大电路的频率响应。这些统称放大电路的频率响应。幅频特性偏离中频值的现象称为幅频特性偏离中频值的现象称为幅度频率失真幅度频率失真;相频特性偏离中频值的现象称为相频特性偏离中频值的现象称为相位频率失真相位频率失真。产生频率失真的原因是产生频率失真的原因是: :1.1.放大电路中存在电抗性元件，放大电路中存在电抗性元件，例如耦合电容、例如耦合电容、旁路电容、分布电容、变压器、分布电感等旁路电容、分布电容、变压器、分布电感等; ;5.1 RC 电路的频率响应5.2 双极型三
12、极管的高频小信号模型5.3 共发射极接法放大电路频率特性5.4 场效应三极管的高频小信号模型5.1 RC电路的频率响应5.1.1 RC低通电路低通电路5.1.2 RC高通电路高通电路5 5.1.1.1 1 RC低通电路低通电路式中式中w wt t011= = =RC。vA&的的模、上限截止频率模、上限截止频率 和和相角相角分别为分别为图图05.01 RC低通电路低通电路RC低通电路如图低通电路如图05. 01所示。所示。电压放大倍数电压放大倍数(传递函数传递函数)为：为： 由由以以上上公公式式可可做做出出如如图图05.0205.02所所示示的的RC低通电路的近似频率特性曲线：低通电路的近似频率
13、特性曲线：图图05.02 RC低通电路的频率特性曲线低通电路的频率特性曲线 幅频特性的幅频特性的X轴和轴和Y轴轴都是采用对数坐标都是采用对数坐标, , 称为上限截止频率。当称为上限截止频率。当 时，幅频特性将以时，幅频特性将以十倍频十倍频 20dB 的斜率下降，的斜率下降，或写成或写成 -20 -20dB/dec 。在在 处的误差最大，有处的误差最大，有3dB。 当当 时时，相相频频特特性性将将滞滞后后45，并并且且具具有有 - -45 /dec的的斜斜率率。在在0.1 f H 和和10 f H 处处与与实实际际的的相相频频特特性性有有最最大大的的误误差差，其其值值分分别别为为+5.7和和5.7。采采用用这这种种折折线线化化画画出出的的频频率率特特性性曲曲线线称称为为波波特特图图，是是分析放大电路频率响应的重要手段。分析放大电路频率响应的重要手段。 ffH fH5.1.2 5.1.2 RC 高通电路高通电路 其电压放大倍数其电压放大倍数 为：为：式中式中 下限截止频率、模和相角分别为下限截止频率、模和相角分别为 RC高通电路如图高通电路如图05.03所示。所示。 由由此此可可做做出出如如图图05.04所所示示的的RC高高通通电路的近似频率特性曲线。电路的近似频率特性曲线。图图05.04 RC高通电路频率特性曲线高通电路频率特性曲线
