运放和三极管组成的恒流源(恒流源在集成运放中的两个作用)

海潮机械 2023-01-03 15:08 编辑:admin 139阅读

1. 恒流源在集成运放中的两个作用

电感表测量的基本原理是恒流源法。由于运放及外围元件组成一定频率的交流恒流源,然后测量串联在这一恒流源电路中电感两端的电压,从而得出电感的感抗,即间接测出电感的电感量。

2. 恒流源在集成电路中常做

恒流源既可以为放大电路提供合适的静态电流,也可以作为有源负载取代高阻值的电阻,从而增大放大电路的电压放大倍数。这种用法在集成运放电路中有非常广泛的应用。

3. 运放构成的恒流电路

运算放大器,简称运放,是模拟电路中最常用到的电路功能模块,

从名字可以看出,运算放大器也属于放大器,它的基本原理依然是对输入信号进行放大。

运放最重要的一点就是加入了反馈电路。没有加入反馈网络的运放,处于开环工作状态,其信号放大增益难以精确控制,通常只作为比较器来使用。而加入了反馈网络的运算放大器,通过反馈网络的设置,能够比较容易的获得精确的放大增益,还能够对信号完成加减乘除,指数,对数,积分,微分等数学运算,能够帮助系统完成负反馈控制,如恒流控制,恒压控制等等。

4. 电流源在集成运放中的作用

  集成运放电路采用直接耦合的方式,因为直接耦合的响应速度更快,更精确且对输入的影响很小。  集成运算放大电路是一种直接耦合的多级放大电路,它是利用半导体的集成工艺,实现电路、电路系统和元件三结合的产物。由于采用集成工艺,可以使相邻元器件参数的一致性好,且采用多晶体管的复杂电路,使之性能做得十分优越。集成运算放大器的型号各异,但用得最为普遍的是通用型集成运放,其内部电路一般为差分输入级、中间级和互补输出级,并带有各种各样的电流源电路。  任何一个电路系统都是由若干个单管放大电路串接而成的多级放大电路组成,这样才能满足电路系统一放大能力、输入电阻、输出电阻的要求。组成多级放大电路的每一个单管放大电路称为一级,级与级之间的连接方式称为级间耦合方式,多级放大电路常见的耦合方式有:阻容耦合、直接耦合、变压器耦合和光电耦合。

5. 恒流源在集成运放中的两个作用是什么

模拟放大电路,主要是由压控或流控非线性元件,如三极管、场效应管等; 作用就是将输入信号的电参数(即其电压及电流)进一步放大; 也许你想问的是多级放大电路,如集成运算放大电路,俗称运放电路; 其通常是由输入级(有单输入、差分输入),中间电压放大级,输出级等三级放大电路,以及恒压源,恒流源,电平移位电路等补助电路构成; 运放本身的作用,就是放大信号以及阻抗变换;

6. 恒流源在集成运放中的两个作用是

恒流源需要给电路提供恒定的电流

恒流源的设计有很多方案,可以用三端稳压器,可以用运放,可以用基准电源芯片,简单的可以用两个三极管实现

稳压器构建的恒流源

此设计比较简单,提供的电流也比较大。

I=Vout/R10+Iq,其中Iq为三端稳压器的静态工作电流,在电流较大的情况下,Iq是可以忽略不计的。

因为三端稳压器Vout的电压是恒定的,所以通过调整可变电阻R10就可以得到需要的电流了。

运放反馈的高精度恒流源

如果要求电流精度比较高的,可以用运放反馈设计恒流源

使用运放作为反馈,同时使用MOS管避免三极管Ibe导致的公差,可以设计出精度较高的恒流源

I=Vin/R7,只可设计合适的参考电压Vin和电阻R7就可以得到需要的恒定电流

基准电源芯片TL431设计的恒流源

使用TL431也可以设计出精度较高的恒流源

TL431也可以做到很高的精度,设计更简单

I=Vref/R3,因为TL431的参考电压是稳定的,所以设计合适的电阻R3就可以得到需要的恒定电流。

欢迎关注@电子产品设计方案,一起享受分享与学习的乐趣!关注我,成为朋友,一起交流一起学习

记得点赞和评论哦!非常感谢

7. 运放构成恒流源

在工作中,遇到的使用运放做的电压-电流转换,一般用于LED亮度调节。也尝试过,把LED换成电机,用于步进电机的控制。

在工作中,没有直接使用过镜像电流源,不过使用过类似的平衡/对称的思路设计过其它电路。使用这个电路可以做电流变化的侦测及线损补偿之用。

利用的是没有电流时,T1与T2是平衡的,对称的,但是这种平衡是微弱的,一旦有电流流经Rsense,平衡就会立刻被破坏。可用于,负载的接入或断路侦测;也可用于电源的线损补偿等。

还有一种变种的用法,可实现稳压电路,此处利用的是电路会努力去维持住这种稳定。两个案例里,三极管均应使用套管,这样可以尽可能的确保两个管子的参数是一致的。

8. 在集成运放内部电路中,恒流源主要用来

恒流源是电路中广泛使用的一个组件,这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。

  恒流源分为流出(CurrentSource)和流入(CurrentSink)两种形式。

  最简单的恒流源,就是用一只恒流二极管。实际上,恒流二极管的应用是比较少的,除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外,电流规格比较少,价格比较贵也是重要原因。

  最常用的简易恒流源用两只同型三极管,利用三极管相对稳定的be电压作为基准,

  电流数值为:I=Vbe/R1。

  这种恒流源优点是简单易行,而且电流的数值可以自由控制,也没有使用特殊的元件,有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子,其be电压不是一个固定值,即使是相同型号,也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下,这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。

  为了能够精确输出电流,通常使用一个运放作为反馈,同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。如果电流不需要特别精确,其中的场效应管也可以用三极管代替。

  电流计算公式为:

  I=Vin/R1

  这个电路可以认为是恒流源的标准电路,除了足够的精度和可调性之外,使用的元件也都是很普遍的,易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。

  从以上两个电路可以看出,恒流源有个定式(寒,“定式”好像是围棋术语XD),就是利用一个电压基准,在电阻上形成固定电流。有了这个定式,恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。

  最简单的电压基准,就是稳压二极管,利用稳压二极管和一只三极管,可以搭建一个更简易的恒流源。

  电流计算公式为:I=(Vd-Vbe)/R1

  TL431是另外一个常用的电压基准,利用TL431搭建的恒流源,其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。

  TL431的其他信息请参考《TL431的内部结构图》和《TL431的几种基本用法》

  电流计算公式为:I=2.5/R1

  事实上,所有的三端稳压,都是很不错的电压源,而且三端稳压的精度已经很高,需要的维持电流也很小。利用三端稳压构成恒流源,也有非常好的性价比。

  这种结构的恒流源,不适合太小的电流,因为这个时候,三端稳压自身的维持电流会导致较大的误差。

  电流计算公式为:I=V/R1,其中V是三端稳压的稳压数值。

  实际的电路中,有一些特殊的结构,也可以提供很好的恒流特性,最典型的就是一个很高的电压通过一个电阻在一个低压设备上形成电流,这个恒流源的精度,取决于高压的精确度和低压设备本身导致的电压波动。在一些开关电源电路中,这个结构用来给三极管提供偏置电流。

  电流计算公式为:I=Vin/R1

  值得一提的是,以上这些恒流源并不都适合安培以上级别的恒流应用,因为电阻上面太大的电流会导致发热严重。

  可以通过使用更小的电阻来降低这个热量,不过在单电源供电模式下,多数运放都不能有效检测和输出接近地或者Vcc的电压,因此必须使用特殊的器件才能达到要求。有个简单的办法是通过一个稳压器件(稳压管,或者TL431等)偏置电阻上面的电压,使得这个电压进入运放的检测范围。

  恒流源的实质是利用器件对电流进行反馈,动态调节设备的供电状态,从而使得电流趋于恒定。只要能够得到电流,就可以有效形成反馈,从而建立恒流源。

  能够进行电流反馈的器件,还有电流互感器,或者利用霍尔元件对电流回路上某些器件的磁场进行反馈,也可以利用回路上的发光器件(例如光电耦合器,发光管等)进行反馈。这些方式都能够构成有效的恒流源,而且更适合大电流等特殊场合,不过因为这些实现形式的电路都比较复杂,这里就不一一介绍了。

9. 基于集成运放的恒流源电路

模电的逻辑是这样的,先讲半导体器件,bjt,mos,jfet等,他们就相当于能实现水流放大的管道,你得先知道这个管道放大信号的原理。

其次呢,讲放大的一般模型,H参数,Y参数,Z参数等等

。这些就是告诉你在输入输出端口关注不同的量,会有不同的小信号模型,这些个模型对以后的交流分析至关重要。不同的器件可以套用不同的模型,而且同一个电路也可以套用不同的参数模型,其结论是一样的。

接着呢,讲单管放大,首先必须明白所谓放大不过就是能量转换而已,任何器件实现所谓的放大不过是把电源的能量转化成你的输出,所以管子本身不具备放大能力,只有加了外在电源的前提下,才有可能有放大作用。为什么是“有可能”呢?,因为管子还必须偏执在合适的工作点上,才会兼具效率 ,不失真,噪声等等的折中。

bjt,mos的单管放大讲完就是多级放大,为啥要多级呢?很简单,一个单级放大电路其实实现的放大是很有限的,如果我们想要实现很大的放大,一级是不可能的。更重要的是,单级的放大一般都不能工作在放大能力最高的状态,这样电路的其他性能会变得很糟糕。所以,必须多级接力,这就像火箭多级加速一样。这里就有一个很中要的概念-“耦合”,couple

完了之后呢,很多书会给出差分对的放大,这个是为了你们更好的理解实际电路的放大,尤其是通信电路中的传输与放大。记住,差分是一种思想。差分对的引入是电路工程化的第一步,

其次这里就为以后的集成运放电路(我还是不太习惯这个词,一般都直接叫运放)埋下伏笔。

和差分在一起的是各种电流镜像电路,或者各种恒流源电路。这个是为啥呢?实际上这些在我们的电路设计中是用作大的负载电阻用的(增益和电阻成正比),具体原理不详谈,知道这些会极大的方便电路,同时提高电路性能。这种负载就是大名鼎鼎的active load,有源负载

。差分对,有源负载就完全可以理解运放的内部构造了,但是,为了理解运放的动态特性,或者说是任何放大电路的动态特性,这里还缺一个东西。

缺啥呢?缺频率响应(Frequency response)

。啥子叫做频率响应呢?就是电路对不同频率的输入信号具有不同的增益和延时。增益就叫幅频响应,延时就叫相频响应

。一个输入信号通过放大电路要想不失真的被放大,就必须满足一定的增益和延时要求,所以必须研究FR特性。

以上完了之后就是大名鼎鼎的OP电路了,这里宏观上我们把运放的内部电路看做一个H参数的放大模型,这样稍微改变一下,你就完全可以不理解运放的内部构造来用它了。我们运放的设计要满足很多条件,但是在这里你完全不必理会,会用虚短,虚断解决问题就OK了。

还缺什么呢?缺反馈

!这个be of great importance。为啥呢?真正的放大电路收到很多外界因素的影响,比如温度等等,造成各种指标的变动,因此就严重影响电路的性能,所以,自动化领域内的反馈,准确的说就是负反馈就引入了电路中。有了反馈,才有了稳定工作的模拟电路。

接下来就是什么稳压啊,源发生电路啊,电源电路啊。这些个都是可以单独写一本书的,模电中都是以了解为主了。

模电学习的前提是你已经学过电路分析和信号与系统。这样会很大的方便你的模电学习,模电很重要,信号只有在板子上是数字的出了板子全是模拟的,不懂模拟,数字也不会走太远的。但是先在模拟对数字的制约也没有想象中那么严重。

10. 恒流源在集成电路中的两个作用

场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器.

场效应管可以用作电子开关.

场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。场效应管可以用作可变电阻。场效应管可以方便地用作恒流源.

导体场效应晶体管是由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.