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[仿真] 高精度恒流源

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 楼主 | 2021-1-19 11:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
 楼主 | 2021-1-19 11:26 | 显示全部楼层
电流镜电路Ib’Ib很小,可忽略,Qo管的E极电压U=Vbei-Vbeo=VtLn(Ii/Isi)-VtLn(Io/Iso),电流镜Io=Ii,则U=VtLn[(Ii/Isi)/(Ii/Iso)]=VtLn(Iso/Isi) 设饱和参数Iso=NIsi,即U=VtLn(N),与输入电压幅度无关,与饱和电流参数无关即与温度无关,实现高精度稳压。
如果Re电阻值不变,则发射极电流Ie=U/Re保持不变,Io为恒流,其大小由Re调节。

恒流.GIF

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 楼主 | 2021-1-19 11:29 | 显示全部楼层
captzs 发表于 2021-1-19 11:26
电流镜电路Ib’和Ib很小,可忽略,Qo管的E极电压U=Vbei-Vbeo=VtLn(Ii/Isi)-VtLn(Io/Iso),电流镜Io=Ii,则U ...

仿真验证
例如,左管Isi=1e-20A,右管Iso=1e-12A,则N=(1e-12)/(1e-20)=1e+8U=VtLn(1e+8)=476.5mV
默认条件是Io=IiIb忽略,计算与仿真结果有出入,Re调节为46Ω即恒流输出Io=10mA。输入电阻Ri=(E-1)/Ri=0.3K,调整为0.5K使Ii0.5Io
file:///C:/t/msohtml1/01/clip_image002.jpg 解决输出不着地问题,可以将电源正端设为地,或者改为PNP管。



恒流a.GIF

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captzs 2021-2-2 08:07 回复TA
@king5555 :别在这里丢人现眼!打你的脸等于教你。懂的人就知道你错在哪里。 
king5555 2021-2-2 07:56 回复TA
也是错的,U不会这么大。 
| 2021-1-19 14:21 | 显示全部楼层
Ri和Qi 组成一个稳压值小范围内可变的电路,恒流值就是这个稳压值减去Q0的Vbe 除以Re

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 楼主 | 2021-1-19 15:54 | 显示全部楼层
gaohq 发表于 2021-1-19 14:21
Ri和Qi 组成一个稳压值小范围内可变的电路,恒流值就是这个稳压值减去Q0的Vbe 除以Re ...

当温度改变大时,RiQi组成的稳压相差很大如下图。所以利用饱和电流随温度成倍升降的特性,则Iso/Isi的比值保持不变,Qo发射极电压U才保持稳定,Ie=U/Re就不变,则Io为恒流。
恒流b.GIF

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 楼主 | 2021-1-19 22:13 | 显示全部楼层
可以用一个二极管搭建最简单的恒流源。
PN结加反向电压,与其内建电场的方向一致,增强阻止载流子的活动的能力,但还是有载流子移动形成电流,由于数量有限而饱和,定义为反向饱和电流参数Is,在讨论PN结的正向导通压降和反向电压,不提伏安特性最重要的参数Is肯定说不清,也无法定量分析。
如果PN结加反压,Is就是恒流,此时处于截止,内阻很大(理想模式是无限大)符合恒流内阻。作恒流源受温度影响大,所以只能采用电流镜改装电路,但是它是一很好的温度传感器。
恒流c.GIF

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 楼主 | 2021-1-21 11:33 | 显示全部楼层
电路和三极管参数的计算
设计Io=10mA恒流源,取稳压U=500mV,放大系数β=100,则
Re=U/Io(1+1/β)=49.5Ω。留较大的富裕量取Iso1e-7A就不必计算。即Qi的饱和电流参数,
Isi=Iso/ExpU/Vt=Iso/Exp(500/25.87)=(1e-7)/Exp(500/25.87)=4e-16A
输入电流Ii取值自由度大,取Io的一半即Ri=E/0.5Io=E/5=0.8K
仿真如下,Re调整为47Ω。温度改变70,误差1%
三极管参数不可能刚好等于计算值,可以靠近选择,然后调整Re

恒流d.GIF

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king5555 2021-2-2 08:15 回复TA
Io这么大于Iin,还会正确吗: 
captzs 2021-2-2 08:12 回复TA
@king5555 :如果不能说出错在哪里,爱造谣的无耻之徒的美称就继续保持。别忘了,那个帖还等着贴图,是不是没有? 
king5555 2021-2-2 07:53 回复TA
错的。 
| 2021-1-25 08:31 | 显示全部楼层
看不出这个电路哪里有高精度,q1其实就相当于一个稳压管而已,将电位钳制在0.5-0.7v,q2无非就是一个射极放大器,re电流负反馈来控制精度,电流精度和q1基极电压,q2放大倍数有非常大关系,电路一致性差,批量生产不好搞

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captzs 2021-2-2 08:19 回复TA
@king5555 :21网站就是被你这个造谣专家弄乱了! 
king5555 2021-2-2 08:16 回复TA
正确。 
hk6108 2021-1-30 22:30 回复TA
不是精度,是 对等度,电流镜利用的是 Ic≡βIb 这关系,Vbe 你可以视之为「烟幕」。 
 楼主 | 2021-1-25 09:34 | 显示全部楼层
kcfoo1 发表于 2021-1-25 08:31
看不出这个电路哪里有高精度,q1其实就相当于一个稳压管而已,将电位钳制在0.5-0.7v,q2无非就是一个射极放 ...

你先看看5楼电路,有两个注意点,
1,由于在分析PN结时,以室温27度,假设P区和N区两个代表性的掺杂浓度,计算内建电场电位差0.7V,作为典型值范例,这是有默认条件的,不可作为定义PN结的范围的依据。实际电路的PN结的压降范围可以几十mV~小几V,这个可以根据参数计算出来。
2,PN结受温度影响非常大,不采取温漂消除措施,电路很难稳定。

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captzs 2021-2-2 08:20 回复TA
@king5555 :炒作业的技巧都不会! 
king5555 2021-2-2 08:17 回复TA
实际电路的PN结的压降范围可以几十mV~小几V, 这也错了。 
| 2021-1-30 20:21 | 显示全部楼层
captzs 发表于 2021-1-25 09:34
你先看看5楼电路,有两个注意点,
1,由于在分析PN结时,以室温27度,假设P区和N区两个代表性的掺杂浓度 ...

搞不懂你想说明什么,难道电阻值会和晶体管pn节一样的温度变化系数?我就知道电阻值不变,两端电压变了,电流肯定变了,同时晶体管一致性也不是很好,同样的型号,基级电压也是有一定差异的,所以这种稳压恒流是谈不上高精度的

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king5555 2021-2-2 08:18 回复TA
正确。 
 楼主 | 2021-1-30 20:37 | 显示全部楼层
kcfoo1 发表于 2021-1-30 20:21
搞不懂你想说明什么,难道电阻值会和晶体管pn节一样的温度变化系数?我就知道电阻值不变,两端电压变了, ...

你是不是说5楼电路?如果是,我说说5楼电路的意思是:没有采取措施,温度改变,稳压也改变,就不可能恒流。另外,我认为,当温度改变70度,误差不大于1%才可以算高精度。

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| 2021-1-30 21:55 | 显示全部楼层
两个三极管在同一个晶元上的话可以解决温漂问题。

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 楼主 | 2021-1-30 22:27 | 显示全部楼层
gaohq 发表于 2021-1-30 21:55
两个三极管在同一个晶元上的话可以解决温漂问题。

  既然有兴趣,就再讲一点。比对双运放的Howland恒流电路,需要多少零件,而且要求两个运放参数不要相差太多,温漂措施就靠差分调节。还要一个一定精度的克服温漂的稳压电路。性能比一目了然。
  至于两个三极管性能问题,那么,电流镜电路如何解决此问题?这是等同的。
   

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 楼主 | 2021-1-30 22:42 | 显示全部楼层
  只看电路形式是很肤浅的,应该看本质即功能。本电路貌似电流镜,但是已经不是
Io=Ii-2Ib的关系。

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captzs 2021-1-31 17:54 回复TA
@hk6108 :还是自己再认真仔细看看。如果还不明白,我才讲。 
hk6108 2021-1-31 17:36 回复TA
原理相同,不仅貌似,两路电流的关系 既稳定又可调(换个 Re 就行了)。 
 楼主 | 2021-1-31 18:34 | 显示全部楼层
"原理相同,不仅貌似,两路电流的关系 既稳定又可调(换个 Re 就行了)。" 一代不如一代。


我没有放烟幕,是你自己太自信。7楼电路换一种画法,一个地地道道的最最基本的直流稳压电路,与电流镜差太大。
那么为什么我要申请原创,因为据我所知,没有人以Is参数推导出此电路的恒流计算。 直流稳压.GIF



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| 2021-1-31 19:49 | 显示全部楼层
Ic≡βIb ,  Ie≡(1+β)Ib ,
乃三极管 负反馈平衡 之铁则!
Q1 的平衡成为 Q2 的偏置,给 Q2 的平衡提供参考,由于两管特性完全相同,所以,这电路虽已非电流镜但 Io 跟 Ii 依然紧密关联,
精度如何且慢计较,论原理,那 Q1 可非一般的「稳压管」,而是成了这个 流控电流源 的 控制端,只不过,Io 比 Ii  还小,这点或许让人有些郁闷!

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hk6108 2021-2-1 01:02 回复TA
@captzs : 反驳你作甚,不懂就探讨,逐渐掌握,修正。 
captzs 2021-1-31 20:08 回复TA
如果不看明白人家的帖的内容和电路,反驳起来就牛头不对马嘴。 "只不过,Io 比 Ii 还小,这点或许让人有些郁闷!"最后这一句说明你对电流镜都不明白。 
| 2021-1-31 20:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 hk6108 于 2021-2-1 00:54 编辑

电流镜,Q1 充当二极管,串个电阻或恒流元件,Q2 变成共集极 ,
那就变成了  简易串联稳压电路,可是,「二极管」的动态电阻 跟真正二极管一样,始终不如稳压管既么小。

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| 2021-2-1 16:24 | 显示全部楼层
captzs 发表于 2021-1-19 11:26
电流镜电路Ib’和Ib很小,可忽略,Qo管的E极电压U=Vbei-Vbeo=VtLn(Ii/Isi)-VtLn(Io/Iso),电流镜Io=Ii,则U ...

楼主,推导确实有问题,
1、“Io=Ii”,这个并不成立,即使不考虑Ib,
2、“U=VtLn(N)”,如果N=1,那么U=0,实际上并不是这样,在N=1时,U肯定不是0,

你想,一方面:Io=Ii=(E-Vbei)/Ri≈E/Ri,另一方面:Io≈U/Re,推出U=VtLn(N)≈E*Re/Ri,这不是矛盾了吗?

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 楼主 | 2021-2-1 18:06 | 显示全部楼层
manbo789 发表于 2021-2-1 16:24
楼主,推导确实有问题,
1、“Io=Ii”,这个并不成立,即使不考虑Ib,
2、“U=VtLn(N)”,如果N=1,那么U ...

非常好,这才是高质量!本来有些我不愿意说,冲您高质量的回复,我回答如下:
“1“Io=Ii”,这个并不成立,即使不考虑Ib
调节合适的Ri是可以使Io=Ii如图,在推导时,为了方便就这样假设。但是实际上可以宽松,
就将Ri调大。

恒流.GIF



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king5555 2021-2-2 08:24 回复TA
也是错的,Io不会等于Iin。擅改元件参数去凑答案,没意义的。 
captzs 2021-2-2 08:16 回复TA
@king5555 :滚远一点!连个直流稳压的基本电路都不懂,整天在21网站装神弄鬼。 
king5555 2021-2-2 08:02 回复TA
也是错的,理想狀态Io小于Iin 。 
 楼主 | 2021-2-1 18:19 | 显示全部楼层
captzs 发表于 2021-2-1 18:06
非常好,这才是高质量!本来有些我不愿意说,冲您高质量的回复,我回答如下:“1、[/backcol ...

2、“U=VtLn(N)”,如果N=1,那么U=0,实际上并不是这样,在N=1时,U肯定不是0,“
  这点没错,PN结伏安特性完整表达式是:Id=Is[Exp(Vd/Vt)-1],在将它移项时,为了方便,就省了“-1”项,结果就成了Vbe=VtLn(Id/Vt),这里少了“+1”项,所以就出现你所说的问题,说明你很细心。既然不省“+1”项就没有问题。

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