摘要: 单运放电流吸收/源电路
分析了五种恒流电路的设计差异。讨论了性能数据,并说明了一些电路设计在精度、动态阻抗和顺应范围之间的不同妥协。
一个可控的恒流源或汇是一个有用的电路块,用于设计电子应用,如传感器偏置,放大器偏置,和特殊波形的产生。这些类型的电路表现出高输出动态阻抗,同时在规定的电压范围内提供相对较大的电流。
恒流电路通常由一个运放和一个分立的外部晶体管来实现。源、汇和双极版本也可以用单个运算放大器和一些电阻来设计(图1)。图1电路a、B和C是恒流汇,在精度、动态阻抗和顺应范围方面提供不同的折衷方案。电路D是双极电流源,其反馈连接比通常的Howland电流泵更简单(无正反馈,恒定输入阻抗)。电路E是恒流源。图1中的所有电路都表现出输出电流对输入电压的良好线性关系。
由于运算放大器的静态电流,电路A的输出是不确定的,这增加了计算输出。(然而,所示运算放大器的25 μ A静态电流在大多数应用中可以忽略不计。)电路B的行为与电路A相似,但从理想输出电流值中减去静态电流。电路C是没有静态电流误差的吸收,电路d根据输入电压的极性(即双极输出)吸收或源电流。电路D的性能取决于R1-R2和R3-R4对的良好电阻匹配,以及+V和-V电源之间的良好跟踪。正负电源电压绝对值之间的任何差异都表现为输入电压为零时的偏移。
电路E是电流源,它需要R2-R3和R4-R5电阻对紧密匹配,以确保对电源电压变化不敏感。不同电路的输出电流可以用以下公式计算:
电路(A) I(OUT) = -[V(IN)/R(LOAD) +(25µA)]
电路(B) I(OUT) = -[V(IN)/R(LOAD) -(25µA)]
电路(C) I(OUT) = -(V(IN)/R(LOAD))
电路(D) I(OUT) = -2V(IN)/R(LOAD)
电路(E) I(OUT) = V(IN)/R(LOAD)
电路D的公式假设完全匹配:R3 = R4, R1 = R2, +V = -V。它还假设R3 >>R1。
图2中的数据参考了图1中的电路。图2显示了输出电流固定值时的动态阻抗和有用输出电压(顺应性)范围。所有图的输出电流均为5mA。(选择一个高值来表示当前幅度范围的较高端。)根据应用,您可以通过明智地选择运放和电阻值来改善这些电路的动态阻抗和范围。
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