专利名称：一种负阻特性恒流源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及恒流源技术，特别涉及一种负阻特性恒流源电路。
背景技术：
直流恒流源应用极广，在集成电路内部大量采用,射频放大电路、音频功率放大电路等，一般用作偏置电路。其特点是电源电压或负载发生变化时，其输出电流要求恒定不变。恒流源在高等教育出版社出版的，由童诗白主编的《模拟电子技术基础》第二版中有详细的分析，该书的 ISBN号为7-04-000868-8/TN · 53，在《模拟电子技术基础》中220页最后I行至221页第 4行结束，以及223页“3. 2. 2电流源电路”这一小节中有详细的恒流源教材。随着电子技术的快速发展，恒流源电路得到广泛的应用，图1-1示出了恒流源的电气符号；图1-2示出了恒流源的另一种电气符号，在较新的教材中较为常见；图1-3示出了恒流源的另一种电气符号；这三种符号都可以表示恒流源。图1-1至1-3中，箭头表示了电流的方向，这是为了区别通常所说的电流是指矢量电流，包括正向电流和负向电流，恒流源符号的箭头表示了正电流的方向，而不是矢量电流。本文其它地方出现的电流均指矢量电流，包括流入和流出。图2-1示出了恒流二极管的电气符号；图2-2示出了用结型场效应管构成恒流源的原理图；图2-3示出了为另一种结型场效应管构成恒流源的原理图，调节电阻Rt的阻值可以改变恒流源的电流值；图2-4示出了双极性NPN管构成恒流源的原理图，在集成电路内部经常见到，以及音频功率放大器中较为常见；图2-5示出了采用TL431精密可调基准集成电路构成的恒流源的原理图；图2-6示出了采用LM317稳压集成电路构成的恒流源的原理图；图2-7示出了采用运算放大器构成的恒流源的原理图，其特点是实现精密恒流。在实际应用中，在特殊的应用场合，恒流源的优点反而成了缺点在电源电压不能稳定的电路中，若偏置使用恒流源，随着电压的上升，放大用的晶体管工作电流不变，但电压上升了，晶体管的管耗会同步上升，最后引发晶体管损坏，从而引发电路的损坏。特别是在使用锂聚合物电池的场合，工作电压在锂聚合物电池的端电压之间变动，即3. OV至4. 20V之间变动，锂聚合物电池充满电时是4. 20V,而放电快结束时是3. OV 至2. 7V左右；再如车用设备，工作电压在12. 6V至14. 4V之间变化，汽车发动机发动，发电机正常充电时，车载蓄电池端电压为14. 4V左右，而汽车发动机不工作时，蓄电池端电压在 12. 6V左右；再如使用市电的设备，市电是220V交流，允许有±10%的变动，事实上，很多地区市电在夜间升至265VAC及以上是常见的事，如音频功率放大电路的电源，一般是市电经变压器降压后整流所得，没有稳压设备，也会有上述问题。
发明内容
有鉴如此，本发明给出一种负阻特性恒流源电路，在工作电压较低时，提供较大的恒流电流，在工作电压较高时，提供相对较小的恒流电流，在工作电压不变时，其输出为恒流源，负载变化时，本发明的输出电流恒流。这样，在工作电压较高时，由于提供的偏置电流较小，电路的功耗得到控制。为解决上述技术问题，本发明提供一种负阻特性恒流源电路，包括电压检测电路、 恒流源、输出电路；恒流源向电压检测电路和输出电路提供电流，恒流源中流过的电流为恒流源向电压检测电路提供的电流和恒流源向输出电路提供的电流之和；随着工作电压上升，电压检测电路的吸收电流越大，恒流源向电压检测电路提供的电流被电压检测电路吸收得越多，恒流源向输出电路提供的电流相应减小，输出电路可以把恒流源向输出电路提供的电流直接输出，或把恒流源向输出电路提供的电流放大或缩小后输出，从而实现发明目的；
上述的放大或缩小是线性的或非线性的；
上述技术方案第一种实现方式为所述的恒流源向电压检测电路提供的电流和所述的恒流源向输出电路提供的电流之和流经所述的恒流源。上述技术方案第二种实现方式为所述的恒流源的输出电流分别向所述的电压检测电路提供电流和所述的输出电路提供电流。上述的电压检测电路可以通过多个电压检测电路单元并联产生，扩展电路的工作电压范围；
上述的输出电路可以通过多个输出电路单元并联产生，以获得特性一路或多多路输出电流。优选地，所述的电压检测电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第一三极管，所述的第一电阻一端与所述的第三电阻一端连接，连接点形成所述的电压检测电路电压输入正，所述的第一电阻另一端与所述的第二电阻的一端相连接，连接点连接所述的三极管的基极，所述的三极管的发射极连接至所述的第三电阻的另一端，所述的第二电阻另一端形成所述的电压检测电路电压输入负，直接接地，所述的三极管的集电极是所述的电压检测电路的吸收端。优选地，所述的电压检测电路包括第一电阻和第二电阻和第三电阻，以及第一三极管和第二三极管，所述的第一电阻和所述的第三电阻一端相连接，连接点形成所述的电压检测电路电压输入正，所述的第一电阻的另一端和所述的第一三极管的发射极相连，所述的第一三极管的基极、集电极相连接，且与所述的第二三极管的基极相连，该连接点连接所述的第二电阻的一端，所述的第二电阻的另一端形成电压检测电路电压输入负，直接接地；所述的第三电阻的另一端和所述的第二三极管的发射极相连接，所述的第二三极管的集电极是电压检测电路的吸收端。优选地，所述的输出电路为两个端子。优选地，所述的输出电路由第四电阻和第五电阻、以及第三三极管和第四三极管组成，所述的第四电阻和所述的第五电阻一端相连接，连接点形成所述的正输入端，所述的第四电阻的另一端和所述的第三三极管的发射极相连，所述的第三三极管的基极、集电极相连接，且与所述的第四三极管的基极相连，该连接点形成所述的输出电路的输入极；所述的第五电阻的另一端和所述的第四三极管的发射极相连接，所述的第四三极管的集电极形成所述的输出电路的正输出端，供电电源的负极形成所述的输出电路的负输出端。更优地，上述优选方案在所述的恒流源电路和所述的输出电路中间，串入产生压
5降的器件，从而获得更宽的工作电压范围；所述的产生压降的器件可以为稳压管或电阻或
二极管串联。当工作电压不变时，电压检测电路的吸收电流不变，那么输出电路的输出电流也会恒定在一个数值不变，即当工作电压不变时，本发明的输出电流也会恒定在一个数值不变，实现恒流。本发明的优点在于使用上述技术方案作为偏置后，基于上述的工作原理，在电源电压不能稳定的电路中，随着工作电压的上升，放大用的晶体管工作电流下降，晶体管的管耗可以实现不变，不会引发晶体管以及附属电路损坏，从而保护了电路。本发明的电路可以不使用任何电容以及电感，完全由电阻和晶体管组成，可以实现集成化，做成集成电路，从而进一步降低成本。
图1-1至图1-3为现有技术恒流源电气符号；
图2-1为恒流二极管构成恒流源的原理图2-2为结型场效应管构成恒流源的原理图2-3为另一种结型场效应管构成恒流源的原理图2-4为双极性NPN管构成恒流源的原理图2-5为采用TL431精密可调基准集成电路和双极性NPN管构成的恒流源的原理图； 图2-6为采用LM317稳压集成电路构成的恒流源的原理图2-7为采用运算放大器电路和双极性NPN管构成的恒流源的原理图3为按本发明技术方案第一种实现方式的原理框图4为按本发明技术方案第一种实现方式的原理框图5为本发明第一实施例原理图5-1为本发明第二实施例原理图5-2为传统2mA恒流源、本发明第一实施例和第二实施例的伏安特性对比图5-3为第二实施例串入稳压二极管，改进后原理图5-4为第二实施例串入正向导通二极管，改进后原理图5-5为第二实施例串入电阻，改进后原理图6为本发明第三实施例原理图7为本发明第四实施例原理图8为本发明第五实施例原理图9为本发明第六实施例原理图。
具体实施例方式如图3所示，为本发明技术方案第一种实现方式的原理框图电压检测电路的电压输入正105与电源正相连接，电压检测电路的电压输入负104与电源负相连接，电压检测电路的吸收端103与恒流源的电流流入端101相连接；恒流源的电流流出端102与电源负相连接；输出电路的正极106与电源正相连接，输出电路的负极107与电源负相连接，输出电路的输入极108与电压检测电路的吸收端103与恒流源的电流流入端101连接点相连接；输出电路的输出正109与输出电路的输出负110之间即可输出负阻特性恒流电流。如图4所示，为本发明技术方案第二种实现方式的原理框图电压检测电路的电压输入正105与电源正相连接，电压检测电路的电压输入负104与电源负相连接，电压检测电路的吸收端103与恒流源的电流流出端102相连接；恒流源的电流流入端101与电源正相连接；输出电路的正极106与电源正相连接，输出电路的负极107与电源负相连接，输出电路的输入极108与电压检测电路的吸收端103与恒流源的电流流出端102连接点相连接；输出电路的输出正109与输出电路的输出负110之间即可输出负阻特性恒流电流。本发明的工作原理是，以技术方案第一种实现方式为例，根据上述的连接关系，恒流源Il的恒流电流也用Il表示、电压检测电路的吸收电流用12表示、输出电路输出的电流用13表示。恒流源Il向电压检测电路和输出电路供电，因此11=12+13，前文所述电压检测电路的特征是，随着工作电压上升，电压检测电路的吸收电流12会越大，恒流源的输出电流等于其吸收电流，均为II，恒定不变，12变大，那么，13依据公式11=12+13，那么 11-12=13，13就会同步减小，输出电路的功能就是把13直接输出，或镜像、放大后输出，从而实现发明目的。当工作电压不变时，电压检测电路的吸收电流12不变，那么13也恒定，输出电路的输出电流也会恒定在一个数值不变，即当工作电压不变时，本发明的输出电流也会恒定在一个数值不变，实现恒流。本发明具体实施电路将通过下述实施例详细描述。第一实施例
图5为第一实施例，如图5所示，虚线框501内为电压检测电路，虚线框502内为恒流源，虚线框503内为输出电路。其连接关系遵守技术方案第一种实现方式的图3的连接关系。电压检测电路501由电阻R51、电阻R52、电阻R53以及PNP型三极管TR51组成，电阻 R51 一端与电阻R53 —端连接，连接点形成电压检测电路电压输入正(图3中的105)，电阻R51另一端与电阻R52的一端相连接，连接点连接三极管TR51的基极，三极管TR51的发射极连接至电阻R53的另一端，电阻R52另一端形成电压检测电路电压输入负(图3中的 104)，直接接地，三极管TR51的集电极是电压检测电路的吸收端(图3中的103);恒流源 502为一个恒流二极管D51 ;输出电路503在本实施例中极为简单，其输出Iout两个端子， 上端子相当于图3中106和109短接在一起，下端子相当于图3中108和110短接在一起。设恒流二极管D51的恒流值为II，三极管TR51的集电极的电流即为电压检测电路的吸收端电流，设这个电流为12，Iout即为输出电流，Iout=Il-I2, 12为三极管TR51的集电极的电流，当三极管的放大倍数较大时，集电极的电流约等于三极管的发射极电流，这个电流等于电阻R51两端电压减去三极管TR51基极至发射极的导通压降Ube后，除以电阻 R53的值，那么有
权利要求
1.一种负阻特性恒流源电路，其特征在于包括电压检测电路、恒流源、输出电路；所述的恒流源向所述的电压检测电路和所述的输出电路提供电流，所述的恒流源中流过的电流为所述的恒流源向所述的电压检测电路提供的电流和所述的恒流源向所述的输出电路提供的电流之和；所述的电压检测电路随着工作电压上升，所述的电压检测电路的吸收电流越大，所述的恒流源向所述的电压检测电路提供的电流被所述的电压检测电路吸收得越多，所述的恒流源向所述的输出电路提供的电流相应减小；所述的输出电路把所述的恒流源向所述的输出电路提供的电流直接输出，或把所述的恒流源向所述的输出电路提供的电流放大或缩小后输出。
2.根据权利要求I所述的负阻特性恒流源电路，其特征在于所述的恒流源向电压检测电路提供的电流和所述的恒流源向输出电路提供的电流之和流经所述的恒流源。
3.根据权利要求I所述的负阻特性恒流源电路，其特征在于所述的恒流源的输出电流分别流向所述的电压检测电路和所述的输出电路。
4.根据权利要求I至3任一项所述的负阻特性恒流源电路，其特征在于在所述的恒流源电路和所述的输出电路中间，串入产生压降的器件。
5.根据权利要求I至3任一项所述的负阻特性恒流源电路，其特征在于所述的电压检测电路为一个电压检测电路单元或两个以上电压检测电路单元并联。
6.根据权利要求I至3任一项所述的负阻特性恒流源电路，其特征在于所述的输出电路为一个输出电路单元或两个以上输出电路单元并联。
7.根据权利要求5所述的负阻特性恒流源电路，其特征在于所述的电压检测电路单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第一三极管，所述的第一电阻一端与所述的第三电阻一端连接，连接点形成所述的电压检测电路电压输入正，所述的第一电阻另一端与所述的第二电阻的一端相连接，连接点连接所述的三极管的基极，所述的三极管的发射极连接至所述的第三电阻的另一端，所述的第二电阻另一端形成所述的电压检测电路电压输入负，直接接地，所述的三极管的集电极是所述的电压检测电路的吸收端。
8.根据权利要求5所述的负阻特性恒流源电路，其特征在于所述的电压检测电路单元包括第一电阻和第二电阻和第三电阻，以及第一三极管和第二三极管，所述的第一电阻和所述的第三电阻一端相连接，连接点形成所述的电压检测电路电压正输入端，所述的第一电阻的另一端和所述的第一三极管的发射极相连，所述的第一三极管的基极、集电极相连接，且与所述的第二三极管的基极相连，该连接点连接所述的第二电阻的一端，所述的第二电阻的另一端形成电压检测电路电压负输入端，直接接地；所述的第三电阻的另一端和所述的第二三极管的发射极相连接，所述的第二三极管的集电极是电压检测电路的吸收端。
9.根据权利要求6所述的负阻特性恒流源电路，其特征在于所述的输出电路为两个端子；其中一个端子连接输入电源的正或负，另一个端子连接恒流源。
10.根据权利要求6所述的负阻特性恒流源电路，其特征在于所述的输出电路由第四电阻和第五电阻、以及第三三极管和第四三极管组成，所述的第四电阻和所述的第五电阻一端相连接，连接点形成所述的正输入端，所述的第四电阻的另一端和所述的第三三极管的发射极相连，所述的第三三极管的基极、集电极相连接，且与所述的第四三极管的基极相连，该连接点形成所述的输出电路的输入极；所述的第五电阻的另一端和所述的第四三极管的发射极相连接，所述的第四三极管的集电极形成所述的输出电路的正输出端，供电电源的负极形成所述的输出电路的负输出端。
全文摘要
本发明公开了一种负阻特性恒流源电路，包括电压检测电路、恒流源、输出电路；恒流源向电压检测电路和输出电路提供电流，恒流源中流过的电流为恒流源向电压检测电路提供的电流和恒流源向输出电路提供的电流之和；电压检测电路随着工作电压上升，电压检测电路的吸收电流越大，恒流源向电压检测电路提供的电流被电压检测电路吸收得越多，恒流源向输出电路提供的电流相应减小；输出电路把恒流源向输出电路提供的电流直接输出，或把恒流源向输出电路提供的电流放大或缩小后输出；本发明在工作电压较高时，由于提供的偏置电流较小，电路的功耗得到控制。
文档编号G05F1/565GK102591397SQ20121005661
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者王保均 申请人:广州金升阳科技有限公司