恒流源電路的工作原理

運放搭建的恒流電路，和上期講的一樣，實現(xiàn)1mA的恒流源。他的工作原理主要通過運放的電壓跟隨電路和三極管的射級跟隨電路。

假設這里使用的U1A運放放大倍數(shù)是10萬倍，三極管的放大倍數(shù)是β=100。剛開始上電時，假設Vin輸入為2.5V，運放不帶負反饋，運放輸出2腳電平從0V開始往上升一直升到運放的飽和電壓，即運放的供電電壓+5V。如果加入負反饋，Vin=2.5V，假設運放的輸出1腳此刻升到了1V，由于負載R4需要1mA的恒流源，Q1的Ic=1mA，β=100，可得Ib約等于1mA/100=0.01mA=10uA，從上面的數(shù)據(jù)可得，此時流過R2的電流是uA級別的，非常小，所以R2兩端壓降近似等于0V，1V的電壓全部加到Q1的B極，Vb=1V，Q1的發(fā)射極E極Ve=0.3V，可得Q1的Ie電流為Ve/R3=0.3V/5.1k=58.8uA，同時Ve=0.3V，反饋到運放的2腳，由于接在運放反相端作反饋的，所以也叫負反饋。

上圖所示2腳得到一個電位與Ve電位相等Ve=0.3V，Vin還是2.5V，Vin-Ve=2.5-0.3=2.2V，運放放大倍數(shù)是10萬倍如果沒有負反饋輸出直接會飽和了，這里的反饋可以使運放輸出不會達到飽和，它會達到Vin的值2.5V，由于運放放大倍數(shù)是10萬倍，運放的IN+和IN-的電壓差可以忽略不計，也就得到VIN+=VIN-，也就是我們常說的運放“虛短”。

如果Vin此時輸入的是2.5V，VIN+輸入為什么也是2.5V呢？答案很明顯，運放輸入阻抗接近無窮答，輸入電流只有pA級，大的也就uA級，R1兩端的壓降約等于0V，所以Vin=VIN+，也就是運放的“虛斷”。

根據(jù)虛斷原理，Vin=VIN+;根據(jù)虛斷原理，VIN+=VIN-=Vin=2.5V，當運放動態(tài)平衡后VIN-會穩(wěn)定在2.5V，同理Ve=2.5V，根據(jù)Q1N三極管的射極跟隨，Vb=Ve+0.7V=2.5+0.7V=3.2V，即運放的Vout=3.3V。從上面的數(shù)據(jù)可得，Ve=2.5V，R3=5.1K，I=2.5V/5.1K=0.49mA=490uA.我設計的目標值這里要達到1mA，根據(jù)Vin=VIN+=VIN-=5.1V，得Ve=5.1V，R3=5.1K，Q1的Ie=Ve/R3=5.1/5.1K=1mA，就達到我的設計要求了，這樣負載R4就可以實現(xiàn)1mA的恒流了。

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