CCS collection - sijosae

[oldhan]

恆流源在現代音響上重要的電路結構,
以下有許多種電路:
http://www.headphoneamp.co.kr/bbs/view. ... asc&no=122

要如何選擇?
以 23 為例子, 317 的廠牌不同, 波形也不同,
觀測方波有微小的 ring,
某台製 lx1084 只能以慘不忍睹形容

[mtlin12]

第26種 : DB-01 差動輸入的恆流源，JFET (Q14) + LM334 (Q15)
可參考 LM334 datasheet 第10頁 設計
http://cache.national.com/ds/LM/LM134.pdf

或是如下圖左下方

[viaviavia]

LM317 那個我常常在用，便宜好設定是最大原因。

LM78xx 也可以改成電流源來使用，可是會想去用的人
可能很少吧，呵呵。

[aprilduck]

恆流源在現代音響上重要的電路結構,
以下有許多種電路:
http://www.headphoneamp.co.kr/bbs/view. ... asc&no=122

要如何選擇?
以 23 為例子, 317 的廠牌不同, 波形也不同,
觀測方波有微小的 ring,
某台製 lx1084 只能以慘不忍睹形容

小弟對連結中第17及18兩種電流源 (實際上第17是 Constant Current Sink, 縮寫也是 CCS) 結構略有心得:

這兩個電路原來是由 P. J. Baxandall 及 E. W. Shallow 以 "Constant-Current Source with unusually High Internal Resistance and Good Temperature Stability" 為標題, 於 1966 年 9 月發表於 I.E.E. Electronics Letters, Vol. 2, No. 9, p. 351.

電路重畫如下:



上圖左邊的這個電路結構簡單卻極為精巧, 至少有三項特點:

1. 應用了 Q1(PNP) 及 Q2(NPN) 兩晶體 VBE 的對消 (cancellation) 使得電路對溫度的敏感性降低很多

2. 電路的輸出電容 (由 Q2 C腳看進去的電容) 主要是 Q2 C-B 間的等效 Miller 電容, 這個 Miller 電容在此電路中被 Q1 R2 組成的射極隨偶器輸出阻抗並聯後降低了很多, Baxandall 說可以低於 1 pF, 小弟在多次實作中也驗證了怎樣隨便做做都可以在儀測時低於 30 pF, 扣除諸多雜散及儀器本身誤差以後, 足可印證 Baxandall 所言不虛

3. 這個電路的輸出阻抗 (由 Q2 C腳看進去的阻抗) 非常高, 在輸出電流不太大的情況下 (例如說 1mA 時), 隨便都有 10M 歐姆以上, Baxandall 說可以到 50M 歐姆, 這是可能的! 實例計算方式可參考 Bryan Hart 在 Electronics World Jan., 2003 p. 41 所舉的例子, 那個例子的輸出阻抗約是 36M 歐姆, 大的夠嚇人似的接近理想電流源了!!

Baxandall & Swallow 這個不甚起眼的電路能達到上述三點的效能事實上是非常的了不起的, 以一般單級非串疊式的電流源來說, 例如連結中 1~7, 10, 11, 12, 15 的 CCS 都會受到歐力效應及溫度的影響, 一般來說, 歐力效應會造成約 3% 的誤差, 溫度也會造成約 3% 的誤差, 這加起來約 6% 的誤差限制了這種單級非串疊式電流源的輸出阻抗大約是百來k到數百K歐姆, 即使在音響電路的應用中為了作溫度補償而需要那 3% 的溫度變化導致的變化量, 也無礙於 Baxandall & Swallow 的卓越巧思, 難怪這近 40 年來不斷有人重新發明這個電路.

這個電路有個有趣的變體, 把 R1 及 ZD1 拿掉, R2 換成簡單單級電流源, 把 Q1 的 B 腳當輸入, 這樣就作出一個壓控電流源了, 這樣做的大好處是: 只用了一顆電阻, 在厚膜混成及矽晶上實作過的人都知道要做個電阻或電容有多麻煩, 更別提電感了!! 這種形式的壓控電流源也常用在 Diamond Buffer 上充當 DB 的那一對電流源.

這電路也有不太好用的地方, 至少有兩個:

1. Q1 及 Q2 因為在不同的電流密度下工作, 它們的 VBE 對消並不是非常有效, 再加上輸出電流對 Q2 的加熱效應會使得對消的情況更不完美, 而且這個電路要靠 Q1 Q2 的 hfe 來辦事, 這樣一來常用的祕招: 犧牲矽晶面積來平衡電流密度, 就不管用了

2. VZ 或者是壓控電流源的控制電壓有多少電壓, 輸出的電壓擺幅就要損失這個電壓加上 Q2 不進入飽和的最小 VCE 電壓, 雖然可以把 R3 的值做的小一點來降低要損失的電壓, 可是這樣也降低了輸出阻抗同時也使得 Q1 Q2 的差異造成的影響擴大

總而言之, 輸出電流在 1mA 左右效果是最好, 如果超過 10 mA 性能就要打折扣了, 小弟在壓控電流源的應用上曾經把它操到 70mA, 輸出阻抗也下降僅僅剩下到 200多K 歐姆, 這雖然有違 Baxandall & Swallow 的原意, 但也還不錯了

上圖右邊的那個電路也是個不錯的電路, 小弟沒試過, 所以也沒啥好說的

如果各位有興趣的話可以看看另一篇 Bryan Hart 寫的 "Early Applied" 發表於 Electronics World, July 1999 p. 591-594, 文中詳細解釋了 Early Effect 對電路的影響, 看過這篇文章後就會了解 Baxandall & Swallow 有著怎樣的巧思才能在近 40 年前發明這個電路, 如果這文章不好找的話, 小弟有 PDF, 可以私下 email 給想要的人參考一下.

以上給各位參考參考, 有謬誤之處請海涵並指正