尽管比如Howland电流源等电流镜和电路在教学时归于模仿电路部分,依然有适当一部分的工程师在界说精细模仿电路输出时倾向于从电压的视点来考虑问题。这很可惜,由于电流输出可在多方面供给优势,包含高噪声环境下的模仿电流环路信号(0 mA至20 mA和4 mA至20 mA),以及在不凭借光学或磁性阻隔技能的情况下针对较大电位差进行模仿信号电平转化。 本文总结了一部分现有技能,并供给多款有用电路。
得到安稳的电流输出是极端简略的工作, 最简略的办法便是运用电流镜: 两个完全相同的晶体管–选用同一块芯片制作,然后工艺、尺度和温度都完全一致–如图1所示相连。两个器材的基极-射极电压相同,因而流入集电极T2的输出电流等于流入集电极T1的输入电流。
图1. 根本电流镜
此剖析假定T1和T2相同且等温,而且它们的电流增益极高,以至于可疏忽基极电流。 它还会疏忽前期电压,使集电极电流随集电极电压改动而改动。
可选用NPN或PNP晶体管组成这些电流镜。 将n个晶体管并联组成T2,则输出电流为输入电流的n倍,如图2a所示。 若T1由m个晶体管组成,T2由n个晶体管组成,则输出电流将是输入电流的n/m倍,如图2b所示。
图2. (a) 多级电流镜 (b) 非整数份额电流镜可将3个T2集电极结合起来,得到3IIN
若前期电压影响很大,则可运用略为杂乱的威尔逊电流镜降至最低。 3晶体管和4晶体管版别如图3所示。4晶体管版别更为准确,且具有更宽的动态规模。
图3. 威尔逊电流镜T4为可选器材,但运用它可改进精度和动态规模
需求跨导放大器(voltage_in/current_out)时,可运用一个单电源运算放大器、一个BJT或FET(MOSFET通常是最佳挑选,由于它不存在基极电流差错)以及一个界说跨导值的精细电阻来组成,如图4所示。
图4. 跨导放大器 VIN- IOUT
该电路简略、价格不高。 MOSFET栅极上的电压可设置MOSFET中的电流和R1,使R1上的电压V1等于输入电压VIN.
若单芯片%&&&&&%中需求用到电流镜,则最好运用简略的晶体管电流镜。 但是,若选用分立式电路,其匹配电阻昂扬的价格(价格高是由于需求量有限,而非制作困难)将使图5中的运算放大器电流镜成为最廉价的技能。 该电流镜由跨导放大器和一个额定的电阻组成。
图5. 运算放大器电流镜