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集成电路设计原理
国际微电子中心
8.1.2 pnp恒流源电路
2. 单元电路图举例
VDD
VDD
T1
VDD
VDD
T2 Io1
T1 Ir Rr
T1 T2
T3 Ir Rr Io1
T2 T3 Ir Rr Io1 Io2
VDD
VDD
T1 Ir Rr
T2 T3 Io1 Io2
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集成电路设计原理
国际微电子中心
8.1.1 npn恒流源电路
4. 多支路恒流源 设晶体管均相同，则：
V Ir Rr
T1
Ir = Ic1+(1+N)Ib
= Io + (1+N)Io/
Io1 Io2 IoN 即：Io / Ir = /[ + (1+N)]
T2 T3 TN+1
可见，支路数增加，
会使Io 与 Ir的差值增大。
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集成电路设计原理
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8.1.1 npn恒流源电路 5. 带有缓冲级的恒流源
V V’
Ir Rr
T0 Io
T1
T2
设晶体管均相同，则：
Ir = Ic1+Ib0 = Io + IE0/(+1)
而： IE0 = Ib1+Ib2 =2Ib2 =2Io/
Ic1
2IbI3bTI3e3
Ib Ib Ic2
T1
T2
I I I I I
r
c1
b3
c2
b3
I I 2I I (1 2 )
e3
c2
b2
c2
I
I e3
1
(1 )I 1 I
c2 (1 2 ) (1 2 )
c3 2 c3
I I I 1I 1I
r
c2
2 b 3
c3
c3
V
Ir Rr Io
T1
T2
Ib1 Ib2
R2
VBE1 = IE2R2 + VBE2 则： IE2R2 = VBE1 – VBE2
= VTln(IE1/IE2) 其中： VT =KT/q (热电压) 因此近似有：
Io= (VT /R2 ) ln (Ir/Io) 根据已知的Ir 和需要的Io ， 就可以求出要设计的R2。
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V
该电路具有温度补偿作用：
Ir Rr
Io 温度
T1
T2
Ib1 Ib2
Io Io Ic1 Ir VR (IrRr) Vb Ib
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集成电路设计原理
8.1.1 npn恒流源电路 2. 面积比恒流源
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V
设T1和T2发射结面积为AE1和AE2
Ir Rr
则： Ib1/Ib2 = Ic1 / Io = AE1/AE2 Io 而： Ir= Ic1+ Ib1+Ib2
GND
Ir
Ir
Io
GND
GND
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集成电路设计原理
8.1.2 pnp恒流源电路 1. 概述
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在双极型模拟集成电路中，经常是npn管 和pnp管互补应用，因此pnp恒流源同样得到 广泛的应用。
pnp恒流源电路形式与npn恒流源相同， 只是改变电源的接法和电流方向。
值得注意的是PNP恒流源一般是由横向 PNP管组成，而横向PNP管的增益（）远远 小于NPN管的增益（） ，因此，PNP恒流源 中Io 与 Ir的近似程度较大。
VDD
T1
T2
T3
Ir Rr
Io1
I
2I c2
I
I (1 1 )
c2
e3
o
I
I o
I
c 1
r
I I (1 2 )
则：Ir = Io+2Io /(+1)
= Io [1+ 2/ (+1)]
可见，Io 与 Ir的差值明显减小。
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集成电路设计原理
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8.1.1 npn恒流源电路 5. 带有缓冲级的恒流源
V V’
Ir Rr
T0
T1
Io1 Io2 T2 T3
设晶体管均相同，则：
Ir = Ic1+Ib0
偿特性，更有利于工作点的稳定。
Ib Ib T1
Ic2 T2
补偿过程: 当由于某种原因使Io增 大，则Ie3 Ic2 Ic1 。而Ir= Ic1+Ib3
不变，则Ic1 Ib3 Io 。
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集成电路设计原理
8.1.1 npn恒流源电路
7. 版图举例
Ir
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Io
Ir
Io
Io
I
2 2
o
I 2 2 2
r
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8.1.1 npn恒流源电路 6. 具有补偿作用的恒流源(Wilson电流源)
V
Ir Rr
Io
Ic1
2IbI3bTI3e3
Io Ir
=
2+ 2 2+2+2
这种电流源不仅使Io 与 Ir的差 值非常小，而且还具有负反馈补
= Io + IE0/(+1) IoN 而： IE0 =(1+N)Io/
TN+1
则：
Io Ir
2+ =2++N+1
可见，Io 与 Ir的 差值明显减小。
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集成电路设计原理
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8.1.1 npn恒流源电路
6. 具有补偿作用的恒流源(Wilson电流源)
V
Ir Rr
Io
集成电路设计原理
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集成电路设计原理
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思考题
1. 恒流源单元电路有哪些种类？各自的特 点有哪些？ 2. 恒流源作为有源负载有哪些特点？ 3. 设计恒流源时应注意哪些问题？
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集成电路设计原理
8.1.1 npn恒流源电路 1. 基本型电流镜恒流源
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T1
T2 则:Ir =Io (AE1/AE2+AE1/AE2+1)/
Ib1 Ib2
因为： >>1， AE1/AE2值较小
所以：Ir IoAE1/AE2
即： Io / Ir = AE2/AE1
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集成电路设计原理
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8.1.1 npn恒流源电路 3. 小电流恒流源(Widlar电流源)
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集成电路设计原理
8.1.2 pnp恒流源电路 2. 单元电路图举例
VDD
T1 Ir Rr
T2 Io1
I I 2I
r
c1
b
I 2I
c2
b
I
2I c2
c2
I (1 2 )
o
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集成电路设计原理
8.1.2 pnp恒流源电路 2. 单元电路图ห้องสมุดไป่ตู้例
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V Ir Rr
设T1和T2完全相同 则： Ib1/Ib2 = Ic1 / Ic2 Io 因此：Ir=Ic1+Ib1+Ib2 =Io+ 2Ib2
T1
T2
Ib1 Ib2
= Io (+2)/ 因为： >>1 所以：Ir Io
Ir= (V-VBE)/Rr
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集成电路设计原理
8.1.1 npn恒流源电路 1. 基本型电流镜恒流源