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模拟电路设计:精确镜像电流源

一:β 增强镜像电流源电路

由基本镜像电流源可知,三极管的直流增益βF对镜像电流源的输出误差会产生影响,为了减少这一误差,可以借助β增强电路对基本镜像电流源电路进行优化。

下图就是增加了额外的Q3,目的是增加三极管的等效直流增益,从而减少输出电流与输入电流之间的误差。

这里假设Q1与Q2是完全对称的,具有相同的Vbe,从而他们具有相同的集电极电流Iout。Q3为Q1与Q2提供基极驱动电流,因此Q3的发射极电流为2Iout/βF。另外再通过发射极与集电极电流之间的关系,从而推导出输出与输入电流之间的关系式如下:

整理得:

从中我们可以看出,误差反比于直流增益βF的平方,相比于基本镜像电流源电路(误差反比于直流增益βF),误差被大大减少了。

二:Wilson 镜像电流源

Wilson镜像电流源减少误差的基本思想是通过负反馈实现的。下图就是Wilson镜像电流源电路:

假设Wilson镜像电流源中IB3增加,会导致Q3的集电极电流随之增加,从而流过Q2的集电极电流增加,进一步导致Q2和Q1的基极电流增加,最后IC1的电流也增加了。IC1电流的增加会导致流过Q3的基极电流IB3减少,从而形成负反馈机制。

进一步推导,我们可以得出输出与输入电流之间的关系如下:

整理得:

从中我们可以看出,Wilson镜像电流源电路的误差也是反比于直流增益βF的平方,误差被大大减少。

三:Widlar 镜像电流源

Widlar镜像电流源电路被广泛应用于低电流输出的场合。Widlar镜像电流源电路如下:

由Widlar镜像电流源电路可知,

也就是说,Q2的基极驱动电压是由Q1的基极驱动电压减去电阻RE上的压降得到的,从而Q2的集电极电流要比Q1小,但是Q1仍可以维持在比较好的控制区域。

四:Cascode镜像电流源

还有很多其它的增强版镜像电流源电路,比如Cascode镜像电流源电路,它的目的是加大等效输出阻抗。电路图如下,基本原理不再赘述。

下一节将介绍MOSFET。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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