电压源在实际电路中非常熟悉,简单的一个电池就能提供一个稳定的电压源,但如何在电路中实现电流源呢?
电流可以做直流时的偏置,也可以做交流状态的有源负载。
工作在正偏区
若
根据输出电阻定义,对右边的电流源进行加上一个交流分量电压
但由于恒流源的作用下,
通常来说,
若考虑厄利电压
在参考电源端再加入一个 BJT 管,如下图
对于
因此
此时的参考电流为
可以解得电流源的输出电流为
对比之前的普通的 BJT 恒流源的输出电流为
观察曲线也可以发现,三管恒流源的输出电流更稳定
参考电流可以表示为
与双管电流源类似,
如果要用双管电流源提供一个很小的电流,比如
这样大的电阻很难找。于是 Widlar 对双管电流进行了改进,仅仅是在输出端加了一个电阻
由
具体推导见 Naeman 书 P81
电流源电阻越大越好,而 Widlar的输出电阻显著变大了很多!
如何求参考电流?路径上所有的电压值和电阻值都知道,就很好算了。从电源电压找到负电源电压,沿路经过一系列
根据基础的 BTJ 电流源的工作原理,可以以此设计多个并联的电流源
有关系
如何求电流源的参考电流?从电源电压找到负电源电压,沿路经过一系列
如图,沿着蓝色线可以找到一系列电压,可以求得
把 BJT 管换成两个完全一样的 MOS 管,从而构成 MOS 管电流源。让两个 MOS 管均工作在饱和区
对于
得到
而对于
代入
若两个 MOS 管为理想晶体管,且
若两个 BJT 管宽长比不同,但本征因子不变,则
看回来的漏源电阻
由于在 IC 设计中没法设计电阻,因此可以引入一个
由于
而又根据一路上的
只需要满足
与多晶体管电流源原理类似
电流源可以做偏置,也可以充当一个「电阻」,这是一个需要供电的负载,称之为有源负载。
如上图,
直接分析
此时等效交流输出阻抗
以上电路可以等效为一个直流电流源并联一个电阻,而电阻
将多晶体管放大电路展开为小信号模型可以得到