单个三极管做到的稳压二极管恒流电路

随着工业智能化的不断发展，嵌入式系统对供电的要求越来越高，对输入电压范围也越来越宽，对输出电流精度要求日益提高。那么，如何保持宽电压输入而供电电流能够保持稳定?恒流电路的工作原理是什么?以及基本的恒流电路有哪些?

丨恒流源电路工作原理

恒流源由信号源和电压控制电流源(VCCS)两部分组成。正弦信号源采用直接数字频率合成(DDS)技术，即以一定频率连续从EPROM中读取正弦采样数据，经D/A转换并滤波后产生EIT所需的正弦信号。

恒流恒压电源内部有两个控制单元，一个是稳压控制单元，在负载发生变化的情况下，努力使输出电压保持稳定，前提是输出电流必须小于预先设定的恒流值。实际上在恒压状态时，恒流控制单元处于休止状态，它不干扰输出电压和输出电流。一种是恒流状态，按照恒流电源的特征在工作。恒压恒流电源指既有恒压控制部件，又具有恒流控制部件的电源。

丨常见的恒流源电路

1.稳压二极管恒流电路

首先是单个三极管做到的稳压二极管恒流电路，该恒流电路主要是运用了稳压二极管上的电压较稳定特性，以及三极管Vbe的稳定性，组成的恒流电路。优点是成本低，电流可调，缺点是温度特性差，稳流精度不高，适用于对精度要求不高的场合。

在稳压二极管的恒流电路中，三极管Q1的基级电压被限定在稳压二极管D1的工作稳定电压Ud下，那么电阻R3占用的电压等于Uzd减去三极管基级与发射级的导通压降0.7V，即U=Ud-0.7保持恒定不变，所以流过电阻R3的电流保持不变，即使在VCC电源可变或者负载阻值发生变化的条件下也是固定不变，也就是R1负载的电流保持不变，达到恒流的目的。

2.三极管恒流电路

接下来是由两个同型号的三极管构成的三极管恒流电路，根据三极管Vbe电压相对稳定，以及三极管的基极电流相对集电极电流较小的特点，组成一个电流相对恒定的恒流源。这个恒流源没有用到特殊器件，两个三极管和两个电阻组成，成本低，输出电流可调。缺点是三极管Vbe的大小会随电流及温度的变化而变化，电流大Vbe大，温度低Vbe大，所以不适合用在精度要求高的地方。

三极管的恒流电路，是利用Q2三极管的基级导通电压为0.7V左右这个特性;当信号引脚为固定的高电平时，经过R1的电流被限流，此时Q1导通，由于Q2的发射极接地根据PN节特性，Q2基极电压为0.7V，流过负载R2的电流与流过R3电阻的电流基本相等(忽略Q1与Q2三极管的基级电流)，流过R3的电流为R3两端电压除以R3的阻值，因此流过负载R2的电流为恒定不变，即使R2阻值发生改变或者电源VCC电压发生改变，也能达到恒流的目的。

3.镜像恒流电路

下一个是镜像恒流源，镜像电流源的优点很多，不用发射极接入反馈电阻，电路很简单，也能获得比较稳定的像电流;容易集成化;能用一个基准电流，提供多个像电流，功耗特别低。因此，几乎每一块集成电路中都用镜像电流源。

基本的恒流源电路主要是由输入级和输出级构成，输入级提供参考电流，输出级输出需要的恒定电流。恒流源电路就是要能够提供一个稳定的电流以保证其它电路稳定工作的基础。即要求恒流源电路输出恒定电流，因此作为输出级的器件应该是具有饱和输出电流的伏安特性。

这可以采用工作于输出电流饱和状态的双极结型晶体管或者金氧半场效晶体管来实现。为了保证输出晶体管的电流稳定，就必须要满足两个条件：

四种恒流源电路分析：

在改进型差动放大器中，用恒流源取代射极电阻RE，既为差动放大电路设置了合适的静态工作电流，又大大增强了共模负反馈作用，使电路具有了更强的抑制共模信号的能力，且不需要很高的电源电压，所以，恒流源和差动放大电路简直是一对绝配!

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。本节将介绍常见的恒流源电路以及作为有源负载的应用。

镜像恒流源电路

如图1所示为镜像恒流源电路，它由两只特性完全相同的管子VT0和VT1构成，由于VT0管的c、b极连接，因此UCE0=UBE0，即VT0处于放大状态，集电极电流IC0=β0*IB0。另外，管子VT0和VT1的b-e分别连接，所以它们的基极电流IB0=IB1=IB。设电流放大系数β0=β1=β，则两管集电极电流IC0=IC1=IC=β*IB。可见，由于电路的这种特殊接法，使两管集电极IC1和IC0呈镜像关系，故称此电路为镜像恒流源(IR为基准电流，IC1为输出电流)。

镜像恒流源电路简单，应用广泛。但是在电源电压一定时，若要求IC1较大，则IR势必增大，电阻R的功耗就增大，这是集成电路中应当避免的;若要求IC1较小，则IR势必也小，电阻R的数值就很大，这在集成电路中很难做到，为此，人们就想到用其他方法解决，这样就衍生出其他电流源电路。

比例恒流源电路

如图2所示为比例恒流源电路，它由两只特性完全相同的管子VT0和VT1构成，两管的发射极分别串入电阻Re0和Re1。比例恒流电路源改变了IC1≈IR的关系，使IC1与IR呈比例关系，从而克服了镜像恒流源电路的缺点。与典型的静态工作点稳定电路一样，Re0和Re1是电流负反馈电阻，因此与镜像恒流源电路相比，比例恒流源的输出电流IC1具有更高的稳定性。

微变恒流源电路

若Re0很小甚至于为零，则Re1只采用较小的电阻就能获得较小的输出电流，这种电路称为微变恒流源，如图3所示。集成运放输入级静态电流很小，往往只有几十微安，甚至更小，因此微变电流源主要应用于集成运放输入级的有源负载。

多路恒流源电路

集成运放是一个多级放大电路，因而需要多路恒流源电路分别给各级提供合适的静态电流。可以利用一个基准电流去获得多个不同的输出电流，以适应各级的需要。图4所示电路是在比例恒流源基础上得到的多路恒流源电路，IR为基准电流，IC1、IC2和IC3为三路输出电流。由于各管的b-e间电压UBE数值大致相等，因此可得近似关系：

IE0Re0≈IE1Re1≈IE2Re2≈IE3Re3

当IE0确定后，各级只要选择合适的电阻，就可以得到所需的电流。