镜像恒流源电路分析

在改进型差动放大器中，用恒流源取代射极电阻RE，既为差动放大电路设置了合适的静态工作电流，又大大增强了共模负反馈作用，使电路具有了更强的抑制共模信号的能力，且不需要很高的电源电压，所以，恒流源和差动放大电路简直是一对绝配！
 
恒流源既可以为放大电路提供合适的静态电流，也可以作为有源负载取代高阻值的电阻，从而增大放大电路的电压放大倍数。这种用法在集成运放电路中有非常广泛的应用。本节将介绍常见的恒流源电路以及作为有源负载的应用，为后续内容的学习进行知识储备。
 
镜像恒流源电路

如图1所示为镜像恒流源电路，它由两只特性完全相同的管子VT0和VT1构成，由于VT0管的c、b极连接，因此UCE0=UBE0，即VT0处于放大状态，集电极电流IC0=β0*IB0。另外，管子VT0和VT1的b-e分别连接，所以它们的基极电流IB0=IB1=IB。设电流放大系数β0=β1=β，则两管集电极电流IC0=IC1=IC=β*IB。可见，由于电路的这种特殊接法，使两管集电极IC1和IC0呈镜像关系，故称此电路为镜像恒流源（IR为基准电流，IC1为输出电流）。

图1  镜像恒流源电路

镜像恒流源电路简单，应用广泛。但是在电源电压一定时，若要求IC1较大，则IR势必增大，电阻R的功耗就增大，这是集成电路中应当避免的；若要求IC1较小，则IR势必也小，电阻R的数值就很大，这在集成电路中很难做到，为此，人们就想到用其他方法解决，这样就衍生出其他电流源电路。
 
比例恒流源电路

如图2所示为比例恒流源电路，它由两只特性完全相同的管子VT0和VT1构成，两管的发射极分别串入电阻Re0和Re1。比例恒流电路源改变了IC1≈IR的关系，使IC1与IR呈比例关系，从而克服了镜像恒流源电路的缺点。
 
与典型的静态工作点稳定电路一样，Re0和Re1是电流负反馈电阻，因此与镜像恒流源电路相比，比例恒流源的输出电流IC1具有更高的稳定性。
 
当Re0＝Re1时，IC1仍然等于IR，但此电路的IR由式（2-4）约定，比式（2-2）的IR小，一般用于前置放大器的输入级。

图2  比例恒流源电路

微变恒流源电路

由式（2-3）可知，若Re0很小甚至于为零，则Re1只采用较小的电阻就能获得较小的输出电流，这种电路称为微变恒流源，如图3所示。集成运放输入级静态电流很小，往往只有几十微安，甚至更小，因此微变电流源主要应用于集成运放输入级的有源负载。

图3  微变恒流源电路

多路恒流源电路

集成运放是一个多级放大电路，因而需要多路恒流源电路分别给各级提供合适的静态电流。可以利用一个基准电流去获得多个不同的输出电流，以适应各级的需要。
 
图4所示电路是在比例恒流源基础上得到的多路恒流源电路，IR为基准电流，IC1、IC2和IC3为三路输出电流。由于各管的b-e间电压UBE数值大致相等，因此可得近似关系
IE0Re0≈IE1Re1≈IE2Re2≈IE3Re3（2-6）
 
当IE0确定后，各级只要选择合适的电阻，就可以得到所需的电流。

图4  多路恒流源电路