恒流源電路的工作原理

運(yùn)放搭建的恒流電路，和上期講的一樣，實(shí)現(xiàn)1mA的恒流源。他的工作原理主要通過運(yùn)放的電壓跟隨電路和三極管的射級(jí)跟隨電路。

假設(shè)這里使用的U1A運(yùn)放放大倍數(shù)是10萬倍，三極管的放大倍數(shù)是β=100。剛開始上電時(shí)，假設(shè)Vin輸入為2.5V，運(yùn)放不帶負(fù)反饋，運(yùn)放輸出2腳電平從0V開始往上升一直升到運(yùn)放的飽和電壓，即運(yùn)放的供電電壓+5V。如果加入負(fù)反饋，Vin=2.5V，假設(shè)運(yùn)放的輸出1腳此刻升到了1V，由于負(fù)載R4需要1mA的恒流源，Q1的Ic=1mA，β=100，可得Ib約等于1mA/100=0.01mA=10uA，從上面的數(shù)據(jù)可得，此時(shí)流過R2的電流是uA級(jí)別的，非常小，所以R2兩端壓降近似等于0V，1V的電壓全部加到Q1的B極，Vb=1V，Q1的發(fā)射極E極Ve=0.3V，可得Q1的Ie電流為Ve/R3=0.3V/5.1k=58.8uA，同時(shí)Ve=0.3V，反饋到運(yùn)放的2腳，由于接在運(yùn)放反相端作反饋的，所以也叫負(fù)反饋。

上圖所示2腳得到一個(gè)電位與Ve電位相等Ve=0.3V，Vin還是2.5V，Vin-Ve=2.5-0.3=2.2V，運(yùn)放放大倍數(shù)是10萬倍如果沒有負(fù)反饋輸出直接會(huì)飽和了，這里的反饋可以使運(yùn)放輸出不會(huì)達(dá)到飽和，它會(huì)達(dá)到Vin的值2.5V，由于運(yùn)放放大倍數(shù)是10萬倍，運(yùn)放的IN+和IN-的電壓差可以忽略不計(jì)，也就得到VIN+=VIN-，也就是我們常說的運(yùn)放“虛短”。

如果Vin此時(shí)輸入的是2.5V，VIN+輸入為什么也是2.5V呢？答案很明顯，運(yùn)放輸入阻抗接近無窮答，輸入電流只有pA級(jí)，大的也就uA級(jí)，R1兩端的壓降約等于0V，所以Vin=VIN+，也就是運(yùn)放的“虛斷”。

根據(jù)虛斷原理，Vin=VIN+;根據(jù)虛斷原理，VIN+=VIN-=Vin=2.5V，當(dāng)運(yùn)放動(dòng)態(tài)平衡后VIN-會(huì)穩(wěn)定在2.5V，同理Ve=2.5V，根據(jù)Q1N三極管的射極跟隨，Vb=Ve+0.7V=2.5+0.7V=3.2V，即運(yùn)放的Vout=3.3V。從上面的數(shù)據(jù)可得，Ve=2.5V，R3=5.1K，I=2.5V/5.1K=0.49mA=490uA.我設(shè)計(jì)的目標(biāo)值這里要達(dá)到1mA，根據(jù)Vin=VIN+=VIN-=5.1V，得Ve=5.1V，R3=5.1K，Q1的Ie=Ve/R3=5.1/5.1K=1mA，就達(dá)到我的設(shè)計(jì)要求了，這樣負(fù)載R4就可以實(shí)現(xiàn)1mA的恒流了。

責(zé)任編輯：haq