恒流源电路的工作原理

运放搭建的恒流电路，和上期讲的一样，实现1mA的恒流源。他的工作原理主要通过运放的电压跟随电路和三极管的射级跟随电路。

假设这里使用的U1A运放放大倍数是10万倍，三极管的放大倍数是β=100。刚开始上电时，假设Vin输入为2.5V，运放不带负反馈，运放输出2脚电平从0V开始往上升一直升到运放的饱和电压，即运放的供电电压+5V。如果加入负反馈，Vin=2.5V，假设运放的输出1脚此刻升到了1V，由于负载R4需要1mA的恒流源，Q1的Ic=1mA，β=100，可得Ib约等于1mA/100=0.01mA=10uA，从上面的数据可得，此时流过R2的电流是uA级别的，非常小，所以R2两端压降近似等于0V，1V的电压全部加到Q1的B极，Vb=1V，Q1的发射极E极Ve=0.3V，可得Q1的Ie电流为Ve/R3=0.3V/5.1k=58.8uA，同时Ve=0.3V，反馈到运放的2脚，由于接在运放反相端作反馈的，所以也叫负反馈。

上图所示2脚得到一个电位与Ve电位相等Ve=0.3V，Vin还是2.5V，Vin-Ve=2.5-0.3=2.2V，运放放大倍数是10万倍如果没有负反馈输出直接会饱和了，这里的反馈可以使运放输出不会达到饱和，它会达到Vin的值2.5V，由于运放放大倍数是10万倍，运放的IN+和IN-的电压差可以忽略不计，也就得到VIN+=VIN-，也就是我们常说的运放“虚短”。

如果Vin此时输入的是2.5V，VIN+输入为什么也是2.5V呢？答案很明显，运放输入阻抗接近无穷答，输入电流只有pA级，大的也就uA级，R1两端的压降约等于0V，所以Vin=VIN+，也就是运放的“虚断”。

根据虚断原理，Vin=VIN+;根据虚断原理，VIN+=VIN-=Vin=2.5V，当运放动态平衡后VIN-会稳定在2.5V，同理Ve=2.5V，根据Q1N三极管的射极跟随，Vb=Ve+0.7V=2.5+0.7V=3.2V，即运放的Vout=3.3V。从上面的数据可得，Ve=2.5V，R3=5.1K，I=2.5V/5.1K=0.49mA=490uA.我设计的目标值这里要达到1mA，根据Vin=VIN+=VIN-=5.1V，得Ve=5.1V，R3=5.1K，Q1的Ie=Ve/R3=5.1/5.1K=1mA，就达到我的设计要求了，这样负载R4就可以实现1mA的恒流了。

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