741運放內(nèi)部P管構(gòu)成的鏡像電流源是怎么工作的

上一篇文章對uA741的電流源還沒有分析結(jié)束，下面我們繼續(xù)往下看741運放內(nèi)部P管構(gòu)成的鏡像電流源是怎么工作的。下圖就是P管組成的電流鏡的具體方案，這個和我提出來的方案是不一樣的，具體它們的不同之處在哪里，這篇文章就給大家做下詳細(xì)的分析。

Q1和Q2兩個P管鏡像恒流源這個地方，能夠提供多大的能力，表面上看這個能力是取決于Q2這個電流源的負(fù)載。如果它的負(fù)載越大，那么提供的電流肯定是越小，反之電流也就越大。實際上真的是這樣么？

T4集電極處的電壓是T4的Rce，R2和Q1的Rce三個電阻分壓的結(jié)果。我們假定T4的集電極電壓Vc上升了，那么Q3/Q4的Vb肯定上升，那自然T1和T2的Ve肯定上升。上面這些都沒有疑問對吧。T1和T2這兩個管子都是恒流源接法，對吧。

也就是說T1和T2這兩個管子都是處于放大狀態(tài)，流經(jīng)它們的Ib小了，那么自然Ic也會小了。那Q2自身的Ie也就會小了，是吧。Q2這個管子處于臨界飽和狀態(tài)，那么自然它的Ib也就小了。Q1和Q2這兩個管子的Ib電流是相同的，那么Q1的Ib電流也就小了，那么Ib放大之后能夠提供的電流Ib*βt也就小了，那是不是這個電流就小于原來的電流Ic（T3的Ic電流值）了。

這個時候，Q1這個管子就往放大狀態(tài)移動了對吧，同時T4這個管子往飽和方向移動。管子往放大狀態(tài)移動，它的Rce是不是變大了呀；管子往飽和方向移動，它的Rce是不是變小了呀。所以就有了Q1的Rce上升，T4的Rce下降狀態(tài)。那么T4這個管子集電極處的Vc是不是要下降了，那這樣就對沖了T4集電極處電壓上升的影響，T4集電極處的電壓就會保持一個穩(wěn)定的狀態(tài)。

這個電位穩(wěn)定了，按照剛才的邏輯推理，那么T1和T2的Ic之和，也就是Q2的Ic是不是就穩(wěn)定了。所以我們說，流過Q2的Ie電流是一個定值。

當(dāng)然這個分析過程也可以直接從Q2 Ie或者Ic的角度進(jìn)行分析，分析的結(jié)果其實是一樣的，大家可以嘗試一下。

反向的調(diào)節(jié)過程，大家可以自己下去分析一下，這里我們就不再贅述了。

另外大家還發(fā)現(xiàn)沒有Q2的C極電位，是不是一個固定的電位呀，這個電位是不是Vcc-0.7V。為什么Q2的Vbe一定是0.7V呢？因為Q2這個管子處于臨界飽和狀態(tài)，大家下去可以查一查相關(guān)的資料。這里因為Vcc是固定的，Q2的Vbe也是固定的，所以Q2的C極電壓一定是固定的。所以這個電源是不是可以認(rèn)為是一個恒壓恒流源。這個設(shè)計確實非常巧妙。

在上篇文章中，我們是不是提出了一個自創(chuàng)的恒流源設(shè)計方式，如下圖所示。

我們這里是不是使用的Q1的Ib電流作為偏置的呀，那么是不是也就是說Q2最大也只能流經(jīng)這么大的電流，這個是電流鏡的根本特征是吧。我們舉個例子，當(dāng)上圖中負(fù)載的阻抗變大的時候，是不是它就不需要那么多的電流了呀，那這個時候，流經(jīng)Q2 的Ic電流是不是就沒有流經(jīng)Q1的Ic電流大了呀。但是它們的Ib電流是不是還是相等的，那這個時候Q2是不是就往飽和方向移動了，而且這個時候Q2的集電極電壓也不再是Vcc-0.7V了。那么也就是說，這個電流鏡的做法，不能夠保***2 集電極處的恒壓恒流特征，具體是不是恒壓恒流，取決于負(fù)載的狀態(tài)。

那么我們能不能同樣使用反饋的方式來做到讓這個電流鏡一樣恒壓恒流呢？比如像剛才那樣同樣進(jìn)行電流反饋，我們依然按照剛才的邏輯來分析。假定T2 C極的電壓上升了，這肯定會導(dǎo)致Q2的Ic變小，但是這個反饋回路是不是對Q1的Ib是不是沒有什么影響呀，大家可以看一下圖紙。由于T2 C極的電位上升，確實會導(dǎo)致導(dǎo)致了Q1的Ib變小，那么也就是說Q2的Ib和Ic是同時變小的，這個也沒有辦法保***2集電極處恒壓、恒流特征。所以我們提出的那個方案，沒有芯片設(shè)計方給出的方案更好。

那這樣，運放電源部分的設(shè)計我們就先到這里。如果我們能夠知道每個運放的放大倍數(shù)，那么我們就可以精確地計算出來各個支路的電流值到底是多少，這樣也算是對電源部分有較為深入的理解了。

Q5和Q6這兩個管子的作用主要是調(diào)整偏置電壓和增加運放的差分增益，這塊內(nèi)容我們下節(jié)課再進(jìn)行探討。

責(zé)任編輯：haq