鏡像電流源工作原理,作用詳解-KIA MOS管

鏡像電流源

鏡像電流源（current mirror）也叫做電流鏡，是一種利用兩個(gè)（或多個(gè)）性能相同的晶體管產(chǎn)生恒流源的電路。不過(guò)，鏡像電流源一般只應(yīng)用于IC內(nèi)部的設(shè)計(jì)（比如運(yùn)放的設(shè)計(jì)），很少在分立元件電路中使用。因?yàn)榉至⒃骷茈y找到兩個(gè)性能一模一樣的對(duì)稱(chēng)晶體管，而在IC內(nèi)部中做兩個(gè)特性基本一致的片上晶體管是可以做到的。

鏡像電流源工作原理

基于三極管的特性，通過(guò)一個(gè)基準(zhǔn)電流源產(chǎn)生一個(gè)參考電流，然后通過(guò)鏡像效應(yīng)在另一個(gè)三極管的集電極得到一個(gè)與參考電流相近的電流。具體來(lái)說(shuō)，電源Vcc通過(guò)電阻R和VT1產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電流Iref，然后通過(guò)鏡像電流源在VT2的集電極得到相應(yīng)的Ic2，作為提供給某個(gè)放大器的偏置電流。

基準(zhǔn)電流的產(chǎn)生：電源Vcc通過(guò)電阻R和VT1產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電流Iref。

鏡像效應(yīng)：VT1和VT2的基極電流相等（Ib1=Ib2=Ib），因此它們的集電極電流也相等（Ic1=Ic2=Ic）。當(dāng)β（三極管的放大倍數(shù)）遠(yuǎn)大于2時(shí)，可以近似認(rèn)為Ic2≈Iref=[VccUbe1]R。

鏡像電流源怎么消除外界影響來(lái)穩(wěn)定三極管？

電源 Vcc通過(guò)電阻R和VT1產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電流 I ref；

然后通過(guò)鏡像電流源在VT2的集電極得到相應(yīng)的Ic2，作為提供給某個(gè)放大器的偏置電流。

Ib1 =Ib2=Ib

Ic1 =Ic2=Ic

═〉Ic1 =Ic2=Iref -2Ib=Iref-2(Ic2/β)

得：Ic2≈Iref×[1 ÷﹙1+2/β﹚]

當(dāng)β＞＞2時(shí)，可得：

Ic2≈Iref=[Vcc-Ube1]÷R

由于輸出恒流Ic2和基準(zhǔn)電流基本相同他們?nèi)缤R像的關(guān)系所以這種恒流電路稱(chēng)為鏡像電流源。

由上式可見(jiàn)，當(dāng)Vcc和R的數(shù)值確定之后，三極管T0的集電極電流有確定的值IR。因電路的對(duì)稱(chēng)性，三極管T1集電極的電流與三極管T0集電極電流成鏡像關(guān)系，也隨著有確定的值IC。 鏡像電流源電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣闊，但存在著IC大時(shí)，電阻R上的功耗也大的缺點(diǎn)。改進(jìn)的方法是在兩三極管的發(fā)射極上增加電阻Re，使鏡像電流的關(guān)系變成比例的關(guān)系，組成比例電流源電路。

鏡像電流源廣泛應(yīng)用于集成電路中，主要用于向各個(gè)放大級(jí)提供合適的偏置電流，確定各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)。它能夠消除外界影響，穩(wěn)定三極管的工作狀態(tài)。此外，鏡像電流源還可以用于限流電路，確保電路在特定電流下穩(wěn)定工作。

鏡像電流源的作用

提供穩(wěn)定的電流源：鏡像電流源能夠提供一個(gè)穩(wěn)定的電流輸出，這在模擬電路和射頻電路設(shè)計(jì)中非常重要。通過(guò)電流源可以實(shí)現(xiàn)電路中的偏置和放大等基本功能，確保電路在正常工作時(shí)的輸出電流穩(wěn)定。

消除溫度漂移：在不同溫度環(huán)境下，電路元件的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致電流源輸出電流發(fā)生偏移或變化。鏡像電流源可以通過(guò)其特性消除因溫度變化引起的電流漂移，特別是在高精度電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，這種特性非常重要。

實(shí)現(xiàn)增益控制和電流模式的變換：鏡像電流源可以用于實(shí)現(xiàn)增益控制和電流模式的變換。在電流互感器中，通過(guò)調(diào)整輸出電流值，可以實(shí)現(xiàn)不同靈敏度的測(cè)量。

高輸入阻抗：由于鏡像電流源具有高輸入阻抗，它可以起到電路隔離的作用，防止信號(hào)干擾，同時(shí)提高電路的靈敏度。

提供偏置電流：在集成電路中，鏡像電流源常用于為各個(gè)放大級(jí)提供合適的偏置電流，確定各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)。這有助于提高放大器的性能和可靠性。

溫度補(bǔ)償作用：鏡像電流源有一定的溫度補(bǔ)償作用，能夠在一定程度上減少溫度變化對(duì)電路性能的影響。

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