如何制作恒流源


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我不了解最新消息!电池是电压源,但实际上如何实现电流源呢?我正在查看电流镜以了解其工作原理,并且理解了让另一半产生几乎相同的电流的想法,但是在图中,电流I_ref是从哪里来的?这仅仅是电阻两端的电压源吗?另外,我如何使用它来驱动连接到M2漏极的负载?

MOS电流镜

我感谢任何解释!

Answers:


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在某些时候,如果要使用固定在uA中的电流源,则需要一个主电压或电流源。镜子(顾名思义)仅反映一个已知电流(如果并联晶体管(改变晶体管的几何形状)或引入一个或多个发射极电阻,则可能更高或更低,因此更像是一面放大镜)。

在IC(和外部)中,您可以使用加权镜等在单个参考电流上伺服各种不同的电流源,但您仍然需要该电流。某些IC将该节点带到引脚,然后将电阻器连接至Vcc或其他器件,因此芯片中的所有电流镜都根据该电流进行缩放(如果Vcc >> 0.6V,则或多或少是稳定的)。

电压基准和电阻器是一种基准电流(尽管请注意,电流镜输入的电压不为零,并且在大约-2mV /°C时变化,因此除非电压基准,否则它不会随温度变化而稳定。您使用的具有匹配的特征)。

获得参考电压的一种方法是制作一个带隙参考,该参考电压自然约为1.25V,但可以放大到任意电压。

TI(nee Burr-Brown)REF200是值得研究的一种集成电路,其数据表上提供了代表性的原理图。它具有两个两端电流100uA +/- 0.5%的源极/漏极和一个精密电流镜(带发射极变性电阻的完整Wilson电流镜)。另请参阅AB165,其中涵盖了广泛的电流源。

电流源和电流接收器的实现和应用

在此处输入图片说明


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我不了解最新消息!电池是电压源,但实际上如何实现电流源呢?

这是一个使用运算放大器的电流源电路:-

在此处输入图片说明

这种类型的电流源依赖于将Vset施加至运算放大器的同相输入。由于运算放大器具有很大的开环增益,因此可以合理地认为反相输入与同相输入的电压相同。运算放大器通过负反馈实现此目的-其输出驱动晶体管,直到Rset两端的电压等于Vin。因此,从集电极流出的电流为:-

我= VsetRset

还有更多类型的电流源可以产生相似的结果,但是负载电阻必须在有限的范围内。零欧姆是可以的,但是尝试通过5V电源上的10k电阻推动1mA电流是无效的。

在您的图片上,Iref可能来自任何地方-外部信号或连接到电源的电阻-I ref电流很容易计算,因为M1充当低阻抗且两端都有电压降-最好看一下等效值BJT电路,因为当基极连接到集电极时,电压降显然为“ 0.7V”。



@kakeh,您不能限制光电二极管产生的电流-您只能将其中的一部分转移到电路之外。上面的电路不这样做。
安迪(aka Andy)2016年

不,我只想使用您提到的问题的当前来源,而不是我提到的问题
kakeh,2016年

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该电流镜的实现依赖于以下事实:V DD是恒定的,电阻器具有已知值,而V GS将具有恒定的工作点,您可以从数据表中检索(或通过实验)。

知道V DD和V GS是恒定的,就可以用欧姆定律计算左分支中的电流。然后,如果两个晶体管紧密匹配,则两个分支中的电流将相同。请注意,无论您在右分支中执行什么操作,都无法影响左分支中的电流。


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“不会影响左分支中的电流”……以至栅极具有无限阻抗。这是一个很好的假设,在直流电时,随着频率的增加,栅极,源极和漏极之间的电容耦合变得非常重要,直流电会变得越来越差。
Phil Frost 2014年

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对特定电路解决方案的理解基于揭示其背后的基本思想。让我们来看看这些想法是什么...

为了产生电流,根据欧姆定律I = V / R,我们只需要电压和电阻。因此,如果负载是纯电阻性的,我们只需要一个电压源即可产生电流。通过改变电压,我们可以设置所需的电流幅度。

但是,如果负载充当电压源(例如,可充电电池,电容器,齐纳二极管,短路连接,负电阻等),则需要串联额外的电阻来设置(限制)电流。因此,通常情况下,电流源由两个串联的元件组成-一个电压为V的电压源和一个电阻为Ri ...的电阻,并连接到电压为VL和电阻RL的负载。这四个元件成环连接,每个元件都会影响由总电压Vt与电阻Rt之比决定的电流大小;I = Vt / Rt =(V±VL)/(Ri±RL)。在这种布置中,输入电压源试图通过其电压V和电阻Ri设置电流,而负载通过其电压VL和电阻RL干扰电流。

最简单的方法(通常用于电路)是极大地增加输入源的电压和电阻(这是电气工程教科书中理想电流源的众所周知的定义)。它们很高,但是恒定(静态)……这就是麻烦所在。因此,与输入电源相比,负载电压和电阻可以忽略不计。显然,以这种方式制造良好的电流源会带来很大的电阻功率损耗。

更聪明的方法(通常用于电子电路)是使电源电压或电阻变化。它们是动态的但很低...因此功率损耗很低...这就是利润。我们有极高(差分)电阻的错觉,但实际(静态)电阻却很低。让我们看看如何将这个想法付诸实践...

诀窍是,当负载增加/减少其电压或电阻时,电源将以相同的值减少/增加其电压或电阻;因此电流不会改变。

通过使用后续电压源(所谓的“自举”)或电流稳定电阻器(由具有恒定输入电压的BJT或FET 实现),可以在没有任何负反馈的情况下完成这种补偿。

作为替代,该技术的一种变化是改变电源电压,而是在恒定电源电压上串联增加额外的电压,从而补偿负载的影响。例如,在运算放大器反相电流源中实现了这种想法。

另一个更奢侈的想法是通过将一个额外的电流源与主输入源并联连接来向负载中注入额外的电流。它在Howland电流源中实现

您可以在有关恒流源的电路故事中看到更多有关这些技术的信息

总而言之,这种方法的强大之处在于,了解基本概念后,我们可以从过去,现在和将来解释并实现具体的电路配置(由电子管,BJT,FET,运算放大器等实现)。


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总结以上(精确而详细的)说明:在电子产品中-物理上讲-没有“电流源”。我们总是有一个带有内部可控大电源电阻的电压源,这使我们可以将整个电路作为电流源进行处理。
LvW

为什么不使用通用名称“电源”来称呼它……并根据其对负载影响的行为,用特定名称“电压源”和“电流源”来称呼它?
巡回演出者
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