741运放内部P管构成的镜像电流源是怎么工作的

上一篇文章对uA741的电流源还没有分析结束，下面我们继续往下看741运放内部P管构成的镜像电流源是怎么工作的。下图就是P管组成的电流镜的具体方案，这个和我提出来的方案是不一样的，具体它们的不同之处在哪里，这篇文章就给大家做下详细的分析。

Q1和Q2两个P管镜像恒流源这个地方，能够提供多大的能力，表面上看这个能力是取决于Q2这个电流源的负载。如果它的负载越大，那么提供的电流肯定是越小，反之电流也就越大。实际上真的是这样么？

T4集电极处的电压是T4的Rce，R2和Q1的Rce三个电阻分压的结果。我们假定T4的集电极电压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。上面这些都没有疑问对吧。T1和T2这两个管子都是恒流源接法，对吧。

也就是说T1和T2这两个管子都是处于放大状态，流经它们的Ib小了，那么自然Ic也会小了。那Q2自身的Ie也就会小了，是吧。Q2这个管子处于临界饱和状态，那么自然它的Ib也就小了。Q1和Q2这两个管子的Ib电流是相同的，那么Q1的Ib电流也就小了，那么Ib放大之后能够提供的电流Ib*βt也就小了，那是不是这个电流就小于原来的电流Ic（T3的Ic电流值）了。

这个时候，Q1这个管子就往放大状态移动了对吧，同时T4这个管子往饱和方向移动。管子往放大状态移动，它的Rce是不是变大了呀；管子往饱和方向移动，它的Rce是不是变小了呀。所以就有了Q1的Rce上升，T4的Rce下降状态。那么T4这个管子集电极处的Vc是不是要下降了，那这样就对冲了T4集电极处电压上升的影响，T4集电极处的电压就会保持一个稳定的状态。

这个电位稳定了，按照刚才的逻辑推理，那么T1和T2的Ic之和，也就是Q2的Ic是不是就稳定了。所以我们说，流过Q2的Ie电流是一个定值。

当然这个分析过程也可以直接从Q2 Ie或者Ic的角度进行分析，分析的结果其实是一样的，大家可以尝试一下。

反向的调节过程，大家可以自己下去分析一下，这里我们就不再赘述了。

另外大家还发现没有Q2的C极电位，是不是一个固定的电位呀，这个电位是不是Vcc-0.7V。为什么Q2的Vbe一定是0.7V呢？因为Q2这个管子处于临界饱和状态，大家下去可以查一查相关的资料。这里因为Vcc是固定的，Q2的Vbe也是固定的，所以Q2的C极电压一定是固定的。所以这个电源是不是可以认为是一个恒压恒流源。这个设计确实非常巧妙。

在上篇文章中，我们是不是提出了一个自创的恒流源设计方式，如下图所示。

我们这里是不是使用的Q1的Ib电流作为偏置的呀，那么是不是也就是说Q2最大也只能流经这么大的电流，这个是电流镜的根本特征是吧。我们举个例子，当上图中负载的阻抗变大的时候，是不是它就不需要那么多的电流了呀，那这个时候，流经Q2 的Ic电流是不是就没有流经Q1的Ic电流大了呀。但是它们的Ib电流是不是还是相等的，那这个时候Q2是不是就往饱和方向移动了，而且这个时候Q2的集电极电压也不再是Vcc-0.7V了。那么也就是说，这个电流镜的做法，不能够保证Q2 集电极处的恒压恒流特征，具体是不是恒压恒流，取决于负载的状态。

那么我们能不能同样使用反馈的方式来做到让这个电流镜一样恒压恒流呢？比如像刚才那样同样进行电流反馈，我们依然按照刚才的逻辑来分析。假定T2 C极的电压上升了，这肯定会导致Q2的Ic变小，但是这个反馈回路是不是对Q1的Ib是不是没有什么影响呀，大家可以看一下图纸。由于T2 C极的电位上升，确实会导致导致了Q1的Ib变小，那么也就是说Q2的Ib和Ic是同时变小的，这个也没有办法保证Q2集电极处恒压、恒流特征。所以我们提出的那个方案，没有芯片设计方给出的方案更好。

那这样，运放电源部分的设计我们就先到这里。如果我们能够知道每个运放的放大倍数，那么我们就可以精确地计算出来各个支路的电流值到底是多少，这样也算是对电源部分有较为深入的理解了。

Q5和Q6这两个管子的作用主要是调整偏置电压和增加运放的差分增益，这块内容我们下节课再进行探讨。

责任编辑：haq