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741運(yùn)放內(nèi)部P管構(gòu)成的鏡像電流源是怎么工作的

fcsde-sh ? 來源:張飛實(shí)戰(zhàn)電子 ? 作者:張角老師 ? 2021-09-02 11:18 ? 次閱讀

上一篇文章對uA741的電流源還沒有分析結(jié)束,下面我們繼續(xù)往下看741運(yùn)放內(nèi)部P管構(gòu)成的鏡像電流源是怎么工作的。下圖就是P管組成的電流鏡的具體方案,這個(gè)和我提出來的方案是不一樣的,具體它們的不同之處在哪里,這篇文章就給大家做下詳細(xì)的分析。

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Q1和Q2兩個(gè)P管鏡像恒流源這個(gè)地方,能夠提供多大的能力,表面上看這個(gè)能力是取決于Q2這個(gè)電流源的負(fù)載。如果它的負(fù)載越大,那么提供的電流肯定是越小,反之電流也就越大。實(shí)際上真的是這樣么?

T4集電極處的電壓是T4的Rce,R2和Q1的Rce三個(gè)電阻分壓的結(jié)果。我們假定T4的集電極電壓Vc上升了,那么Q3/Q4的Vb肯定上升,那自然T1和T2的Ve肯定上升。上面這些都沒有疑問對吧。T1和T2這兩個(gè)管子都是恒流源接法,對吧。

也就是說T1和T2這兩個(gè)管子都是處于放大狀態(tài),流經(jīng)它們的Ib小了,那么自然Ic也會小了。那Q2自身的Ie也就會小了,是吧。Q2這個(gè)管子處于臨界飽和狀態(tài),那么自然它的Ib也就小了。Q1和Q2這兩個(gè)管子的Ib電流是相同的,那么Q1的Ib電流也就小了,那么Ib放大之后能夠提供的電流Ib*βt也就小了,那是不是這個(gè)電流就小于原來的電流Ic(T3的Ic電流值)了。

這個(gè)時(shí)候,Q1這個(gè)管子就往放大狀態(tài)移動了對吧,同時(shí)T4這個(gè)管子往飽和方向移動。管子往放大狀態(tài)移動,它的Rce是不是變大了呀;管子往飽和方向移動,它的Rce是不是變小了呀。所以就有了Q1的Rce上升,T4的Rce下降狀態(tài)。那么T4這個(gè)管子集電極處的Vc是不是要下降了,那這樣就對沖了T4集電極處電壓上升的影響,T4集電極處的電壓就會保持一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。

這個(gè)電位穩(wěn)定了,按照剛才的邏輯推理,那么T1和T2的Ic之和,也就是Q2的Ic是不是就穩(wěn)定了。所以我們說,流過Q2的Ie電流是一個(gè)定值。

當(dāng)然這個(gè)分析過程也可以直接從Q2 Ie或者Ic的角度進(jìn)行分析,分析的結(jié)果其實(shí)是一樣的,大家可以嘗試一下。

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反向的調(diào)節(jié)過程,大家可以自己下去分析一下,這里我們就不再贅述了。

6ab3f430-0b64-11ec-8fb8-12bb97331649.jpg

另外大家還發(fā)現(xiàn)沒有Q2的C極電位,是不是一個(gè)固定的電位呀,這個(gè)電位是不是Vcc-0.7V。為什么Q2的Vbe一定是0.7V呢?因?yàn)镼2這個(gè)管子處于臨界飽和狀態(tài),大家下去可以查一查相關(guān)的資料。這里因?yàn)閂cc是固定的,Q2的Vbe也是固定的,所以Q2的C極電壓一定是固定的。所以這個(gè)電源是不是可以認(rèn)為是一個(gè)恒壓恒流源。這個(gè)設(shè)計(jì)確實(shí)非常巧妙。

在上篇文章中,我們是不是提出了一個(gè)自創(chuàng)的恒流源設(shè)計(jì)方式,如下圖所示。

6abdac46-0b64-11ec-8fb8-12bb97331649.jpg

我們這里是不是使用的Q1的Ib電流作為偏置的呀,那么是不是也就是說Q2最大也只能流經(jīng)這么大的電流,這個(gè)是電流鏡的根本特征是吧。我們舉個(gè)例子,當(dāng)上圖中負(fù)載的阻抗變大的時(shí)候,是不是它就不需要那么多的電流了呀,那這個(gè)時(shí)候,流經(jīng)Q2 的Ic電流是不是就沒有流經(jīng)Q1的Ic電流大了呀。但是它們的Ib電流是不是還是相等的,那這個(gè)時(shí)候Q2是不是就往飽和方向移動了,而且這個(gè)時(shí)候Q2的集電極電壓也不再是Vcc-0.7V了。那么也就是說,這個(gè)電流鏡的做法,不能夠保***2 集電極處的恒壓恒流特征,具體是不是恒壓恒流,取決于負(fù)載的狀態(tài)。

那么我們能不能同樣使用反饋的方式來做到讓這個(gè)電流鏡一樣恒壓恒流呢?比如像剛才那樣同樣進(jìn)行電流反饋,我們依然按照剛才的邏輯來分析。假定T2 C極的電壓上升了,這肯定會導(dǎo)致Q2的Ic變小,但是這個(gè)反饋回路是不是對Q1的Ib是不是沒有什么影響呀,大家可以看一下圖紙。由于T2 C極的電位上升,確實(shí)會導(dǎo)致導(dǎo)致了Q1的Ib變小,那么也就是說Q2的Ib和Ic是同時(shí)變小的,這個(gè)也沒有辦法保***2集電極處恒壓、恒流特征。所以我們提出的那個(gè)方案,沒有芯片設(shè)計(jì)方給出的方案更好。

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那這樣,運(yùn)放電源部分的設(shè)計(jì)我們就先到這里。如果我們能夠知道每個(gè)運(yùn)放的放大倍數(shù),那么我們就可以精確地計(jì)算出來各個(gè)支路的電流值到底是多少,這樣也算是對電源部分有較為深入的理解了。

Q5和Q6這兩個(gè)管子的作用主要是調(diào)整偏置電壓和增加運(yùn)放的差分增益,這塊內(nèi)容我們下節(jié)課再進(jìn)行探討。

責(zé)任編輯:haq

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原文標(biāo)題:講透有史以來廣受歡迎的運(yùn)算放大器μA741(2)---恒壓恒流源

文章出處:【微信號:fcsde-sh,微信公眾號:fcsde-sh】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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