恒流源使用探秘

lijunwen · 发表于 2010-8-30 22:36

首先说明的是我不是科班出身，反而是文科的，所以希望读者对我提出论点多提意见，令我能更深入学习，谢谢！
我接触恒流源是在两三年前，那时刚完成了QUAD405电路的仿制及修改，经过修改QUAD405电路是可以通过使用MJ11032这个达林顿管子来增强低频的，但由于QUAD405也是本身电路先天不足，增加了低频另外一些方面也有缺失，因此在湖泊兄一推出QUAD606的板子后我第一时间搞了套来装，QUAD606的电路非常简单，BC214射极缓冲输入接BC413/MPSA43串接放大电路，整机就一级电压放大，而在BC214的射极接了一只叫J503的恒流二极管，这个管子当时记得是一管难求，找了许多地方才找到的。而在MPSA43的集极也接了一LM334的恒流源。当时我是不怎么明白这两处恒流源使用的原理，为什么下面BC214用J503，上面MPSA43就用LM334呢？只是把QUAD606装起来就算了，把精力花在推动管、功率管选型搭配上。
直到最近这一年，胆坛的J版研究出纯2电路，其核心是串叠电路，在选管时有一定的要求：中低放倍数、跨导不能过高的管子、内阻不能过高，适合要求的管子不多，例如：6SN7、12AU7、12BH7这几个有限的管子，而其他的管子如12AX7/12AT7/6DJ8就不能用了，原因是内阻大的管子屏极电阻一定大，经过串叠后管子的内阻更高了理论上屏极电阻也要加大，在同等电流下屏极电阻压降大，要求电源电压较高，当然内阻大的管子放大倍数也大容易造成电路不稳定，输入范围较窄。而6DJ8跨导较大也不适合。而我手上管子不多国产的6N8是有一对，但12AT7就有约10只左右，还有对12AX7，纯属个人思想的折腾明知不能用但也希望试试，手上也有Multisim10这个仿真软件，通过几次仿真测试如果把电压提高屏极电阻加大的确勉强可以用一下，但效果不理想失真较大，完全是死路一条，停了一些时间，在维修QUAD606时突然灵光一闪，606也是串叠电路，晶体管集极负载不是电阻而是恒流源，那么用12AT7做串叠电路它的屏极负载改为恒流源应该可行吧！于是马上仿真测试，果然可以，失真度降低了一个数量级不止，能使12AT7在1V输入下达到近90V低失真输出完全足够推动后级功率管了。这里使用的恒流源如图1所示。
最近读了一篇2010年无线电与电视第2期上关于恒流源的文章，该文是一篇名叫《揭密恒流源》的译文，它的原作者是WALT JUNG，其著作有《IC OP AMP COOKBOOK>和《OP AMP APPLICATIONS(HANDBOOK)》他同时也在ANALOG DEVICES公司工作过，由于他有极深的资历，丰富的设备可以给他进行测试，所以他在该文中得出的结论是非常值得我们借鉴使用的，但他在这篇文章中没有提及到各种恒流源的使用条件，所以实际应用中如果生搬硬套就非常容易出错！
好了本文的正题到了，在2010年无线电与电视第2期上WALT JUNG提出了9种的恒流源（我看看能否扫描上来一起看看），但我经过仿真和实际测试应用感觉上恒流源在使用上应该分为两种：
一种是双极晶体管恒流源（包括普通晶体管组成的恒流源、MOS管组成的恒流源和LM334/LM317组成的恒流源）。
另一种是结型场效应管恒流源（包括结型场效应管恒流源、恒流二极管恒流源）。
为什么这样分呢？这与实际应用中恒流源是否能正确建立有关。举个例子：如图2，这是一个结型场效应管与晶体管共源共基电路，这里总共有四个恒流源，第一个是Q3/Q4组成的恒流源负载；第二个是结型场效应K373组成的恒流源，这个恒流源是为Q3/Q4、Q7/Q8提供偏置，其恒流值经实际在路测量约为1MA，这样就使R27两端压降为2V左右，据以计算Q3/Q4恒流电流约为6MA左右；第三个是下面由Q9组成的晶体管恒流源，这个恒流源的偏置是由第四个Q14恒流源处获得的。这四个恒流源就是我上面讲到的两种恒流源，但它们之间能不能互换呢？答案是不完全能互换，例如将第一恒流源用结型效应管恒流源代替的话，电路是不会工作的，这是经过实际在电路板上试验所得的，如果用第三恒流源用结型效应管恒流源代替的话电路却可以工作，为什么出现这种情况呢？我认为这与恒流源初始直流电阻有关系，我们知道用结型效应管静态用万用表测量其漏源电阻无论正反测都有较低的电阻约为2K以下，而晶体管静态电阻却有数十K欧以上甚至达到百K欧以上，这样就造成了如图3、图4、图5的测量结果，在恒流源接电阻类输出的情况下两种恒流源输出参数是一样的，但如果恒流源输出是接阻抗较大甚至开路的情况下，结型场效应管组成的恒流源由于实际直流电阻较低，相应来说压降也低，低到连恒流源要求的最低电压也不足时，这个恒流源就不是恒流源了，而是一个相当于几百欧至2千欧左右的电阻，所以电路不能工作。因此，我得出第一个结论是两种恒流源不能随便交互使用，第二个结论是结型效应管组成的恒流源输出外接最好是纯电阻，如果不是纯电阻那么要正确偏置，使其进入工作状态，例如：图1的电路利用电子管栅阴之间的电压为恒流二极管偏置，使其两端电压达到最低工作电压以上，图中12BH7约为J511提供约7V左右的偏置电压高于J511数据表（PDF）上4.5V的要求，使J511达至恒流状态。第三个结论是恒流源两端压降越大，恒流效果越好，动态阻抗更大，当然也不能无限增加。

神经汉 · 发表于 2010-8-30 23:57

写的很用心，顶先

cfl1223 · 发表于 2010-8-31 00:33

楼主很用心，是个好帖子

lijunwen · 发表于 2010-8-31 00:34

2# 神经汉

揭密恒流源一文已经扫描上来了！

talema · 发表于 2010-8-31 07:52

好深奥的东西啊，学习了

tyj0202 · 发表于 2010-8-31 09:39

好文章，楼主很用心，谢谢了，不过好像下完了压缩包还是解压不了，一共是多少个分包？

lijunwen · 发表于 2010-8-31 10:00

16个包，因为论坛限制每个包195K，原来少了5个包不能加了，今天用完了，明天补上！

tyj0202 · 发表于 2010-8-31 10:15

哦，这样啊，以前一直都买无线电与电视的，后来有几期不好看就不买了，现在搞工控了，就更加。
你上传完了我下载来看看

lijunwen · 发表于 2010-8-31 13:34

8# tyj0202

串叠.jpg

电路如上，实际测试及PCB组装后详见下面连接！
http://bbs.hifidiy.net/viewthread.php?tid=287722

由于这个电路输出阻抗较大，这个电路输出最好加一级阴极输出器作阻抗匹配！

QQ虫 · 发表于 2010-8-31 15:43

非常有用的文章

lijunwen · 发表于 2010-8-31 15:49

请等一下啦，论坛限制一天不能发太多的包，今晚12点才能上传好

suweiqiong · 发表于 2010-8-31 16:16

好贴，收藏

lijunwen · 发表于 2010-9-1 00:15

已上传编辑完成

wjj005_2005 · 发表于 2010-9-1 09:21

谢谢！很有用的资料。

HIFILU · 发表于 2010-9-7 10:37

虽然不太懂，明少少啦，但感谢楼主的资料和提示。

对差分输入的结构影响音质有了新的思考

HIFILU · 发表于 2010-9-7 10:49

请帮忙分析下这个电路改进哪里？，有助提升综合素质，谢谢！

Biglee_163 · 发表于 2010-9-7 11:35

无线电与电视上的那篇文章的作者朱军就是本坛的“激光鼠”

fbl · 发表于 2010-9-7 12:30

好文！

zengde · 发表于 2012-5-1 16:04

顶楼主的好文

zlab · 发表于 2012-5-1 16:36

現在才知恒流源的撘建方式是有這麽多種.

[心得经验] 恒流源使用探秘

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