对于输入级器件的要求:
因为输入级需要是恒压源,所以可以采用具有电压饱和伏安特性的器件来作为输入级。一般的pn结二极管就具有这种特性——指数式上升的伏安特性;另外,把增强型MOSFET的源-漏极短接所构成的二极管,也具有类似的伏安特性——抛物线式上升的伏安特性。
在IC中采用二极管作为输入级器件时,一般都是利用三极管进行适当连接而成的集成二极管,因为这种二极管既能够适应IC工艺,又具有其特殊的优点。对于这些三极管,要求它具有一定的放大性能,这才能使得其对应的二极管具有较好的恒压性能。
(3)对于输出级器件的要求:
如果采用BJT,为了使其输出电阻增大,就需要设法减小Evarly效应(基区宽度调制效应),即要尽量提高Early电压。
如果采用MOSFET,为了使其输出电阻增大,就需要设法减小其沟道长度调制效应和衬偏效应。因此,这里一般是选用长沟道MOSFET ,而不用短沟道器件。
(3)基本恒流源电路示例:
上左图是用增强型n-MOSFET构成的一种基本恒流源电路。为了***输出晶体管T2的栅-源电压稳定,其前面就应当设置一个恒压源。实际上,T1二极管在此的作用也就是为了给T2提供一个稳定的栅-源电压,即起着一个恒压源的作用。因此T1应该具有很小的交流电导和较高的跨导,以***其具有较好的恒压性能。T2应该具有很大的输出交流电阻,为此就需要采用长沟道MOSFET,并且要减小沟道长度调制效应等不良影响。
上右图是用BJT构成的一种基本恒流源电路。其中T2是输出恒定电流的晶体管,晶体管T1就是一个给T2提供稳定基极电压的发射结二极管。当然,T1的电流放大系数越大、跨导越高,则其恒压性能也就越好。同时,为了输出电流恒定(即提高输出交流电阻),自然还需要尽量减小T2的基区宽度调变效应(即Early效应)。另外,如果采用两个基极相连接的p-n-p晶体管来构成恒流源的话,那么在IC芯片中这两个晶体管可以放置在同一个隔离区内,这将有利于减小芯片面积,但是为了获得较好的输出电流恒定的性能,即需要特别注意增大横向p-n-p晶体管的电流放大系数。
(4)基本恒流源电路的扩展:
在以上基本电路的基础上,还可以加以扩展其功能:
一方面,在二极管恒压源(T1)的作用下,它的后面可以连接多个输出支路(与T2并联的多个晶体管),从而能够获得多个稳定的输出电流。
另一方面,在T1和T2的源极(发射极)上还可以分别串联一个电阻(设分别为R1和R2),这就能够得到不同大小的恒定输出电流。因为这时可有I(输出)/I(参考)=R1/R2,则在这种恒流源电路中,输出的恒定电流基本上是决定于电阻以及晶体管放大系数的比值,而与电阻和放大系数的大小关系不大。这种性质正好适应了集成电路制造工艺的特点,所以这种恒流源电路是模拟IC中的一种基本电路。