如何設(shè)計簡單的壓控雙向電流源
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2024-11-15 17:09:29 | 474 次閱讀
如果您想深入了解晶體管級別,我們有關(guān)于MOSFET 電流鏡和BJT 電流鏡的文章。如果您更喜歡使用運(yùn)算放大器,Howland 電流泵可產(chǎn)生壓控電流,并且只需要一個運(yùn)算放大器和四個電阻器。
如果您不喜歡使用分立晶體管并且(由于某種原因)您手頭沒有任何運(yùn)算放大器,您可能需要考慮將其中一個線性穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換為電流源。
吉姆·威廉姆斯當(dāng)前來源
這絕不是電路的正式名稱,我當(dāng)然不想暗示這是吉姆·威廉姆斯設(shè)計的唯一電流源——如果得知他想出了六種創(chuàng)新的電流源,我不會感到驚訝,高性能電流源拓?fù)?。盡管如此,他是應(yīng)用筆記的作者,我不知道該電路還能被稱為什么?! ∪缦聢D所示,該電流源需要兩個放大器 IC 和一些無源器件。
LT1006 是典型的精密運(yùn)算放大器,LT1102 是高精度儀表放大器。該應(yīng)用筆記是 1991 年發(fā)布的,所以這些都是一些舊的 IC。我在仿真中使用了 LT1006 和 LT1102(將在下一篇文章中討論),只是為了確保仿真中的所有內(nèi)容都與原始設(shè)計一致,實(shí)際上,Digi-Key 仍然將這兩個部件歸類為“有源器件” ”。盡管如此,我還是鼓勵您嘗試使用一些更新的(并且可能性能更高的)替代品來替代這些傳統(tǒng) IC。
以下列表重點(diǎn)介紹了 Jim Williams 電流源拓?fù)涞囊恍┨卣鳌?br> 它是電壓控制的和雙向的——負(fù)載電流的大小和方向由輸入電壓的大小和極性決定。
它以地為參考;負(fù)載電阻的一側(cè)直接接地。
如上圖中包含的等式所示,電流幅度還受到 R 的影響,即放置在儀表放大器輸入端子之間的電阻器的值。
如果您對 R 使用非常高精度的電阻器,使得該元件引入的誤差可以忽略不計,則電路的初始精度和溫度穩(wěn)定性與儀表放大器的增益精度和溫度系數(shù)相對應(yīng)。
該電路穩(wěn)定性好,能適應(yīng)輸入電壓的快速變化。
了解電路 該電流源工作的關(guān)鍵是儀表放大器的使用。通過感測與負(fù)載串聯(lián)的固定電阻兩端的電壓,我們可以產(chǎn)生不受負(fù)載電阻值影響的輸出電流?! ∠旅媸俏覈L試逐步解釋該電路的工作原理。
負(fù)反饋的存在使我們能夠使用虛擬空頭假設(shè)。因此,A2 的輸出必須等于輸入電壓。
虛擬短路的情況并不是憑空出現(xiàn)的。相反,虛擬短路是由運(yùn)算放大器輸出端子的作用造成的。由于 A2 的增益為 100,A1 的輸出將采取一切必要措施來確保 R 兩端的電壓等于輸入電壓除以 100。
由于 R 是固定電阻,并且 R 兩端的電壓始終與輸入電壓成正比,因此從歐姆定律我們知道流經(jīng) R 的電流始終與輸入電壓成正比。
由于負(fù)載與電阻器 R 串聯(lián),因此無論負(fù)載電阻如何,輸出電流始終與輸入電壓成正比(當(dāng)然,在限制范圍內(nèi),例如,您將無法通過 1 MΩ 驅(qū)動 10 mA 電流)負(fù)載,除非您能找到接受高達(dá) 10,000 V 左右電源電壓的放大器)。
電容器和另一個電阻器決定電路的頻率響應(yīng)
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