电流源电路
如何使用电路中的电流源和电压源
如何使用电路中的电流源和电压源电流源和电压源是电路中常见的两种电源元件，它们在电路设计和实际应用中发挥着重要作用。
本文将介绍如何正确使用电流源和电压源来满足不同的电路需求。
一、电流源电流源是一个可以提供稳定电流输出的电子元件，常用的电流源有恒流二极管和电流放大器等。
在电路中，电流源的作用是保持电路中的电流不随电阻的变化而改变，以确保电路的稳定工作。
1. 电流源的符号及特性在电路图中，电流源通常以一个短线与一个箭头表示。
箭头指向电流流向的方向，表示电流源输出的方向。
电流源的特性可以由其直流稳态特性和交流特性两个方面来描述。
直流稳态特性指的是电流源输出的直流电流不随电路中的负载变化而变化。
交流特性指的是电流源输出的电流在交流信号下保持稳定。
2. 使用电流源的注意事项（1）选择适合的电流源类型：根据电路的要求，选择合适类型的电流源。
例如，恒流二极管适合用于低功率、低电流的电路，而电流放大器适用于高功率的电路。
（2）确定电流源的工作范围：电流源有一定的工作范围，需要根据具体情况配置合适的电流源。
过小的电流源可能无法满足电路要求，过大的电流源可能会损坏电路元件。
（3）连接电流源：将电流源正确连接到电路中。
根据电流源的输入和输出端口连接到电路的相应位置，确保电流源与其他元件连接可靠。
二、电压源电压源是一个可以提供稳定电压输出的电子元件，常用的电压源有电池和稳压电路等。
在电路中，电压源的作用是提供稳定的电势差，驱动电流在电路中流动。
1. 电压源的符号及特性电压源通常以一个长线与一个箭头表示，箭头表示电压源的正极。
在电路图中，电压源可以是直流电源或交流电源，根据不同的需求来选择。
电压源的特性主要包括其电压稳定性、电流输出能力和输出波动等。
电压稳定性是指电压源输出的电压在不同负载条件下能够保持稳定。
电流输出能力是指电压源可以提供的最大电流。
输出波动是指电压源输出的电压在时间上的波动。
2. 使用电压源的注意事项（1）选择合适电压源类型：根据电路要求选择合适类型的电压源。
常用的电流源电路有
镜象电流源电路如 图 04.03 所 示 ， 它 的 特 点是工作三极管的集电 极电流是电流源电路的 镜象(电流相等）。
)
VCC VBE 且 IR ，当 >> 2 时, R I C 2 I R ， I C2 和 I R 是镜象关系。
图04.03 镜象电流源
4.3.2 精密镜象电流源
幅频特性偏离中频值的现象称为幅度频率失真; 相频特性偏离中频值的现象称为相位频率失真。 放大电路的幅频特性和相频特性，也称为 频率响应。因放大电路对不同频率成分信号的 增益不同，从而使输出波形产生失真，称为幅 度频率失真，简称幅频失真。放大电路对不同 频率成分信号的相移不同，从而使输出波形产 生失真，称为相位频率失真，简称相频失真。 幅频失真和相频失真是线性失真。
(2)电流源电路用于模拟集成放大器中 以稳定静态工作点，这对直接耦合放大器是十分重要的。
(3)用电流源做有源负载，可获得增益高、 动态范围大的特性。
(4)用电流源给电容充电，以获得线性电压输出。
(5)电流源还可单独制成稳流电源使用。
(6)在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 镜象电流源、精密电流源、 微电流源、多路电流源等。
图04.01 三极管电流源
下面就通过图 04.02 所示的等效电路来求该 电路的内阻，以探讨其稳流特性。由图可得
图04.02 求Ro微变等效电路
d I b Rb d I b rbe Re (d I b d I o ) 0 d Vo (d I o d I b )rce Re (d I b d I o ) 0
4.2 三极管基本电流源
用普通的三极管接成电流负反馈电路，即可 构成一个基本的电流源电路。分压偏置基本放大 电路就具有这一功能，其电路如图04.01所示。
电路中的电流源和电压源
电路中的电流源和电压源电路中的电流源和电压源是电子学中常见的两种基本电源元件。
它们在各个电子设备中起着重要的作用，为电路提供稳定的电流或电压。
本文将介绍电流源和电压源的定义、特点以及在电路中的应用。
一、电流源的定义与特点电流源是一种能够在电路中提供稳定电流的元件。
它可以被看作是一个恒定电流输出的装置，不受外部负载的影响，始终保持输出电流不变。
电流源的主要特点如下：1. 恒定输出电流：电流源能够提供稳定的输出电流，无论外部负载是多大还是多小，输出电流都保持不变。
2. 内部电阻无穷大：电流源内部电阻被认为是无穷大，因此可以看作是电流不受外部负载影响。
3. 串联连接方式：电流源一般与电路中的负载串联连接，以保证输出电流的恒定。
二、电压源的定义与特点电压源是一种能够在电路中提供稳定电压的元件。
它可以被看作是一个恒定电压输出的装置，不受外部负载的影响，始终保持输出电压不变。
电压源的主要特点如下：1. 恒定输出电压：电压源能够提供稳定的输出电压，无论外部负载是多大还是多小，输出电压都保持不变。
2. 内部电阻为零：电压源的内部电阻被认为是零，因此可以看作是电压不受外部负载影响。
3. 并联连接方式：电压源一般与电路中的负载并联连接，以保证输出电压的恒定。
三、电流源和电压源在电路中的应用1. 电流源的应用：电流源常用于需要恒定电流的电路中，例如电流驱动器、传感器电路等。
由于电流源能够提供稳定的输出电流，可以使电路中其他元件正常工作，保证电路的稳定性。
2. 电压源的应用：电压源常用于需要恒定电压的电路中，例如放大器、滤波器等。
由于电压源能够提供稳定的输出电压，可以满足电路中其他元件对电压的需求，保证电路的正常运行。
总结：电路中的电流源和电压源是两种基本的电源元件，它们在电子学中扮演着重要的角色。
电流源提供稳定的输出电流，而电压源提供稳定的输出电压。
它们在各个电子设备中得到广泛应用，保证电路的正常工作。
在设计和搭建电子电路时，我们应根据实际需求选择合适的电流源和电压源，以提高电路的稳定性和可靠性。
如何设计一个简单的电流源电路
如何设计一个简单的电流源电路在电子电路设计中，电流源是一个常见的电路元件，用于稳定地提供恒定的电流输出。
通过设计一个简单的电流源电路，我们可以实现电路中对电流的精确控制和稳定输出。
本文将介绍如何设计一个简单的电流源电路，并提供详细的步骤和示例。
一、电流源的基本原理在电子电路中，电流源是一种主动元件，它可以提供恒定的电流输出，不受外部电路阻抗的影响。
电流源主要基于负反馈原理工作，通过自动调整输出电流，保持输入电流与输出电流之间的恒定比例关系。
常见的电流源电路包括电流镜、负反馈电路和放大器等。
二、设计步骤1.确定所需的电流输出值首先，确定所需的电流输出值。
这个值可以根据具体的应用需求来确定，例如驱动LED需要的电流、激励传感器等。
2.选择合适的电流源电路类型根据所需的电流输出值和应用需求，选择合适的电流源电路类型。
常见的电流源电路有简单的恒流二极管电路、恒流镜电路、差分放大器电流源等。
3.计算电路参数根据所选电流源电路，计算电路所需的元器件参数。
主要包括电阻值、跨导值、电压值等。
其中，电流源电路的关键参数是跨导值，它决定了输出电流的稳定度和精度。
4.选择合适的元器件根据计算得到的电路参数，选择合适的元器件。
常见的元器件包括二极管、电阻、晶体管等。
在选择元器件时，要考虑元器件的工作电流范围、温度特性和可靠性等因素。
5.进行电路仿真和优化使用电路仿真软件（如SPICE）对设计的电路进行仿真和优化。
通过仿真可以验证电路的性能和稳定度，并做出相应的调整和优化。
6.制作和测试电路根据设计的电路图，进行电路的制作和组装。
在测试过程中，应测量电流源电路的输出电流，并与设计值进行对比，验证电路的实际性能。
三、示例电路设计假设我们需要设计一个输出电流为1mA的电流源电路。
以下是一个简单的恒流二极管电路设计示例：电路图：```R1Vin ---/\/\/\/-----|>|-- VoutR2```电路参数计算：假设二极管的压降为0.7V，根据欧姆定律，可得：R1 = (Vin - Vout) / Iout = (Vin - Vout) / 0.001AR2 = Vout / Iout = Vout / 0.001A选择元器件：选择合适的二极管和电阻来满足电路设计要求。
高二物理竞赛课件基本电流源电路
8
二、威尔逊电流源
+Vcc
电路：
❖T0、T1 、 T2特性一致， 0 = 1= 2 ；
T0 IC0
2IB
❖ T1的rce是T2的发射极电阻Re ；
B
❖ IC2为输出电流。UBE0=UBE1， IC1 =IC0 =IC 。
IR R IB2
T1 A IC1
IE2 T2
IC2
工作原理： 因为rce1非常大，所以可使IC2高度稳定。
IE1
Re
IC1
UT Re
ln
IR IC1
计算R和Re的数值
R VCC UBE0 IR
Re
UT IC1
ln
IR IC1
若VCC＝15V，IR＝1mA，UBE0＝0.7V， UT＝26mV，IC1＝20A，则
IR
VCC
UBE0 R
R VCC UBE0 15 0.7 kΩ 14.3kΩ
ln
IR IC1
Re0 Re1
IR
2
微电流源：
IC1
UT Re
ln
IR IC1
较小时，误差增大，需改进电路。 7
一、加射极输出器的电流源
+Vcc
电路： ❖T0、T1 、 T2特性一致， 0 = 1= 2 ；
IR R
IC1
❖ T2：射极输出器；
IC0 IB2
T2
IE2
❖ IC1为输出电流。UBE0=UBE1，IB1= IB0= IB T0
11
设三个集电区的面积分别为S0、S1、S2，则
IC1 S1 ，IC2 S2 IC0 S0 IC0 S0
根据所需静态电流，来确定集电结面积。
12
11、电流源电路
动态电阻：
（求解方法参考教材137页）
r0 = rce (1
Re
rbe Rb1 // Rb 2 Re
)
镜像电流源
微电流源
高输出阻抗电流源 组合电流源 JFET电流源
1、镜像电流源
由于T1和T2的发射结并 联在一起，当T1、T2的 特性相同时，T1对T2有 很好的温度补偿作用， 可以大大提高电流源的 温度稳定性。
作用：
为放大电路提供稳定的偏置电流 作为放大电路的有源负载，提高放大电路增益
特点：
电流源属单口网络，端口电流具有恒流特性，即端 口电流不随负载的变化而变化。“端口电流恒定， 交流等效电阻大”
来源：
理想
电流估算：
Rb 2 VB = Vcc Rb1 Rb 2
I0 = IC I E VB VBE VB Re Re
I REF
VCC VEE VBE1 VBE 4 R1
4. 电流源作有源负载
镜像电流源
共射电路的电压增益为：
( Rc // RL ) V o AV = rbe Vi
对于此电路Rc就是镜像 电流源的交流电阻，因此 增益为：
放大管
RL AV = rbe
比用电阻Rc就作负载时提高了。
模拟电子技术基础
第六章 模拟集成电路
集成电路:
将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。
集成电路的优点：
工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。
集成电路的分类：
模拟集成电路、数字集成电路； 小、中、大、超大规模集成电路；
电流源、差分式放大电路 、乘法器
一、电流源（电流恒定的电源）
电流源的作用、特点、来源、电流估 算及动态电阻
什么是电流源如何设计一个电流源电路
什么是电流源如何设计一个电流源电路什么是电流源？如何设计一个电流源电路电流源（Current Source）是电路中一种能够提供稳定输出电流的设备或电路元件。
与电压源（Voltage Source）相对应，电流源在电路中起到供给电流的作用。
设计一个稳定可靠的电流源电路需要考虑电流源的基本原理和特性。
一、电流源的原理和特性电流源基于欧姆定律，根据电流I和电阻R的关系，利用电压和电阻的匹配来产生稳定的输出电流。
电流源的主要特性包括：1. 稳定性：电流源需要具备输出电流稳定、不受外界条件变化的能力。
2. 精度：电流源的输出电流应与设定值尽可能相等，偏差应在可接受的范围内。
3. 范围：电流源应具备一定的输出电流范围，以满足不同应用需求。
二、设计电流源的基本步骤设计一个电流源电路需要按照以下步骤进行：1. 确定需求：根据实际需要确定输出电流的稳定性、精度和范围等参数。
2. 选择电流源类型：根据需求选择恒流源（Constant Current Source）或可变电流源（Variable Current Source）等类型。
3. 设计电流源电路：根据电流源类型选择适合的电路拓扑，如晶体管电流源、四电阻电流源等。
4. 计算参数：根据所选电路拓扑，计算电阻值、电容值和电源电压等参数，并利用理论公式进行计算。
5. 模拟分析：使用电路仿真工具进行模拟分析，验证设计的电流源的性能和性能参数。
6. 实际搭建：根据设计结果，选择合适的电子元件和连接方式进行实际电路的搭建。
7. 测试与优化：对搭建的电路进行测试，根据测试结果进行优化，调整电阻、电容或其他元器件的数值，以达到设计要求。
三、设计实例：基于晶体管的恒流源电路以下为基于晶体管的恒流源电路设计的一种实例，供参考：在这个实例中，我们使用PNP型晶体管和电阻来实现恒流源电路。
电路参数如下：- 输入电源：12V- 目标输出电流：10mA设计步骤：1. 选择晶体管：选择具有合适特性的PNP型晶体管，确保其最大电流（Ic）大于目标输出电流。
MOSFET电流源电路设计
MOSFET电流源电路设计MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）作为一种重要的电子器件，在电路设计中发挥着关键作用。
本文将着重探讨MOSFET电流源电路的设计原理和方法。
一、MOSFET电流源电路概述MOSFET电流源电路是一种常用的电子电路，用于稳定输出电流。
它利用MOSFET的特性来实现输入电压变化对输出电流的影响降至最低，从而提高电路的稳定性和性能。
二、MOSFET电流源电路的设计原理MOSFET电流源电路的设计原理主要包括两个方面：负反馈和源极偏置。
负反馈通过连接反馈电阻来调节输出电流，使其稳定在设定值。
源极偏置则通过适当的电压偏置来保证MOSFET处于正常工作区域。
三、MOSFET电流源电路的设计步骤1. 选择合适的MOSFET。
根据设计需求选择适合的MOSFET型号，考虑最大电流、最大功率、漏极-源极电压等参数。
2. 确定输出电流。
根据设计要求确定所需输出电流大小，并计算得到需要的电阻数值。
3. 确定电压源。
根据MOSFET的工作特性和输出电流大小，选择合适的电压源并进行连接。
4. 进行仿真和调试。
利用电子设计软件进行仿真分析，根据仿真结果调整电路参数，直到达到设计要求。
四、MOSFET电流源电路设计的注意事项1. 保证电路稳定性。
在设计过程中要注意保证电路的稳定性和可靠性，避免出现电压漂移等问题。
2. 合理布局电路。
在实际布局中要合理放置元件，减小干扰和回路长度，提高电路的工作效率。
3. 注意集热和散热。
MOSFET在工作过程中会产生一定热量，需要注意良好的散热，以免影响电路性能。
五、结论MOSFET电流源电路是一种常用的电子电路设计，通过合理的设计原理和步骤，可以实现稳定的输出电流。
在实际设计中要注意选型、电路布局和散热等问题，以确保电路的正常工作和性能。
通过本文的介绍，相信读者对MOSFET电流源电路的设计有了更深入的了解，希望能够对读者在实际工程设计中有所帮助。
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− VT
ln
IE2 IS
≈
VT
ln(
I E1 IS
×
IS IE2
)
IR
模拟电子技术第五讲(1)
+V CC
R
IC2
≈
VT
ln
I E1 IE2
∵ IC2
≈
I E2
= VBE1 −VBE2 Re2
IC1
T1
VBE1
VBE2
T2
Re2 IE2
≈
VT
ln
I E1 IE2
≈ VT
ln IC1
Re2
Re2 IC 2
镜像电流源
+V CC
IR R
IC2
IC1 2IB
T1
T2
比例电流源
模拟电子技术第五讲(1)
微电流源
+V CC
IR R
IC2
IC1
T1
T2
Re2 IE2
IC2 ≈ I R
IC1
≈
Re0 Re1
IR
IC2
≈
VT Re2
ln
IR IC2
分析这些电路时都忽略了IB，近似认为IC≈IR，所以这种 近似程度的好坏，直接影响电流源的精度，这三种电流源电
因为： VBE1 =VBE2
所以： IB1 = IB2 = IB
IC2 = IC1 = IC
= IR − 2IB
=
IR
−
2
IC
β
模拟电子技术第五讲(1)
+V CC
IR R
2 IB
IC1
IC2
T1
T2
两管对称
基准电流：
IR
=
VCC
− VBE R
≈ VCC R
模拟电子技术第五讲(1)
+V CC
IC2 = IC1 = IC
模拟电子技术第五讲(1) 集成放大电路的基本单元之一
—电流源电路
0 引言
模拟电子技术第五讲(1)
在集成运放中，常利用电流源电路为各级电路 提供合适的静态电流，或用来替代大电阻。
利用BJT实现恒流源的基本思想
VBE恒定 → IB恒定 → IC恒定
1 镜像电流源
基准电流：
IR
=
VCC
− VBE R
≈ VCC R
例：集成运放F007中的 部分电流源电路如左图 所 示 , 已 知 各 BJT 管 的
β=5,VBE=0.7V, 试 求 各
管的集电极电流。
解：先求出参考电流IR
IR
=
VCC
− VBE13
− VBE11 R5
− (−VCC )
= 15 − 0 .7 − 0 .7 − ( − 15 ) mA ≈ 0.73mA
镜像电流源
模拟电子技术第五讲(1)
改进型
I C1
=
β β+
2
IR
≈
IR
IC1
=
β (1+ β ) β (1+ β ) +
2
IR
≈
IR
可见：β (1 + β ) >> β >> 2 加入射极输出器后精度大大提高
4.2 威尔逊电流源 由于对称
IC0 = IC1 = IC
IC2
≈
VT Re2
ln
IC1 IC2
又 IC1 ≈ IR
= VCC −VBE1 ≈ VCC
R
R
IC2
≈
VT Re2
ln
IR IC2
模拟电子技术第五讲(1)
+V CC
IR R
IC2
IC1
T1
T2
Re2 IE2
超越方程，可用图解法、1)
F007中的电流源电路
= IR − 2IB
IR R
2 IB
IC1
IC2
=
IR
−
2
IC
β
T1
T2
解得：
I C2
=
I C1
= IC
=
β β + 2 IR
β >> 2
IC2 ≈ I R
可见：无论T2的负载如何变化， IC2的值将保持不变。
模拟电子技术第五讲(1)
镜像电流源自身有一定
+V CC
的温度补偿作用
IR R
2 IB
IC1
IC2
IC2 ↓
T1
T2
T ↑ → IC2 ↑
IB ↓
IC1 ↑ → IR ↑ → VR = IR R ↑ → VBE ↓
IR = IC1 + 2IB
VBE = VCC −VR
镜像电流源
IC2 = IC1 = IC
=
β β+
2
IR
≈
IR
= VCC −VBE ≈ VCC
R
R
模拟电子技术第五讲(1)
+V CC
IR R
2 IB
IC1
IC2
T1
T2
优点：结构简单
缺点：1. 大电流会使得三极管的功耗增大，小电流需 要电阻R阻值大，很难集成。
2. 精度较低。
2 比例电流源
模拟电子技术第五讲(1)
VB = VBE0 + I E0 Re0
= VBE1 + I E1Re1
∵VBE0 ≈ VBE1
VB
∴ I E0 Re0 ≈ I R E1 e1
39
模拟电子技术第五讲(1)
F007中的电流源电路
续：
T10、T11构成为微电流源
I C 10
≈ V T ln R4
IR I C 10
≈
26 3
ln
0 .73 I C 10
解得 IC10 ≈ 28μA
T12、 T13 构成为镜像电流源
I C 13
=
I C 12
=
β β +2
IR
≈ 5 × 0.73 ≈ 0.52mA 5+2
I E1
≈
Re0 Re1
IE0
IC0 ≈ IE0 IC1 ≈ IE1
IC1
≈
Re0 Re1
IC0
两管对称
IC1
≈
Re0 Re1
IC0
模拟电子技术第五讲(1)
β >> 2 IC0 ≈ I R
IC1
≈
Re0 Re1
IR
IR
≈
VCC − VBE0 R + Re0
IC1与IR成比例关系，可以通过改变电阻Re0与Re1的 比值来实现电流的大小变化，从而克服了镜像电
路的精度都不够高，需要改进。
4 改进型电流源
4.1 加射极输出器的电流源
镜像电流源
模拟电子技术第五讲(1)
加入射极输出器 （缓冲管）
I C1
=
β β+
2
IR
≈
IR
三个管子对称
由于对称
I B0 = I B1 = I B IC0 = IC1
I E2 = I B0 + I B1 = 2I B
模拟电子技术第五讲(1)
流源的缺点。
与镜像电流源一样，比例
电流源自身也有一定温度补偿 作用。此外，根据静态工作点 稳定电路的原理，电阻Re0、 Re1都是电流负反馈电阻，能 起到稳定静态工作点的作用， 所以比例电流源比镜像电流源 具有更好的温度稳定性。
模拟电子技术第五讲(1)
3 微电流源
VBE
∵ IE = IS (e VT −1)
IR = IC0 + IB2
=
IC0
+
IE2
1+ β
= IC0
+ 2IB
1+ β
=
IC0
+
2IC0 1+
/β β
= IC1 +
2IC1 / β 1+ β
IR
=
IC1
+
2IC1 / β 1+ β
解得：
IC1
=
β
β (1+ β ) (1+ β ) +
2
IR
IR
=
VCC
− 2VBE R
模拟电子技术第五讲(1)
模拟电子技术第五讲(1)
+V CC
IR R
IC2
VBE
≈ I S e VT
IC1
∴ln
IE
VBE
≈ ln e VT
= VBE
T1
IS
VT
VBE
≈ VT
ln
IE IS
VBE1
− VBE2
≈ VT
ln
I E1 IS
− VT
ln
IE2 IS
T2 Re2 IE2
VBE1
− VBE2
≈ VT
ln
I E1 IS