利用恒定電流源實(shí)現(xiàn)可調(diào)恒流電路的設(shè)計

一、概述

在傳感器的使用中，常要求電路提供出一個恒流源，比如為壓力傳感器的電橋提供恒流、為電阻式傳感器提供恒流、其他熱敏光敏傳感器、偏置電路等。 這些電路在調(diào)試過程中，或者需要一個穩(wěn)定的電壓源，實(shí)現(xiàn)V/I轉(zhuǎn)換，或者需要一個恒流源，但為了滿足性能，需要恒流源輸出進(jìn)行微調(diào)，本文介紹2類基于恒流源與運(yùn)放配合設(shè)計的，可以實(shí)現(xiàn)電流可調(diào)的電路。 但是這種可調(diào)僅限于調(diào)整的電流大于選定的恒流源，如果我們選擇的恒流源能產(chǎn)生100uA的電流，那么調(diào)整只能是大于100uA。

二、電路解析

為計算方便，約定以下符號：

I：選定的恒流源電流;

Io: 電路輸出的電流;

V+：運(yùn)放正相輸入端電壓;

V-：運(yùn)放負(fù)相輸入端電壓;

Vo: 運(yùn)放輸出端電壓;

Va: 加到負(fù)載端的電壓。

1. 恒流源在運(yùn)放正相輸入端

此類電路有兩種，見圖1。

(1)恒流源靠近電源端(負(fù)載靠近地端或負(fù)電源端)

見圖1左所示，恒流源輸入與電源相連，恒流源輸出連到運(yùn)放正相輸入端，且通過N倍的電阻R1到A點(diǎn)，運(yùn)放負(fù)相輸入端與運(yùn)放輸出相連，且通過電阻R1連到A點(diǎn)。

由于運(yùn)放輸入阻抗近似無窮大，所以通過電阻NR1的電流就是恒流源的電流I;

(2)恒流源靠近地端或負(fù)電源端(負(fù)載靠近電源端)

見圖1右所示，恒流源流向地或負(fù)電源，上端與運(yùn)放正相輸入相連，且通過N倍的電阻R1到A點(diǎn)，運(yùn)放負(fù)相輸入端與運(yùn)放輸出相連，且通過電阻R1連到A點(diǎn)。

由于運(yùn)放輸入阻抗近似無窮大，所以通過電阻NR1的電流就是恒流源的電流I;

以上兩種電路可以得到以下計算過程：

得到輸出電流的計算公式，以及電流方向，實(shí)際應(yīng)用中可以通過電阻值的調(diào)節(jié)得到輸出電流。

2. 恒流源在運(yùn)放負(fù)相輸入端

此類電路有兩種，見圖2。

(1)恒流源靠近電源端(負(fù)載靠近地端或負(fù)電源端)

見圖2左所示，恒流源輸入與電源相連，恒流源輸出連到運(yùn)放負(fù)相輸入端，且通過N倍的電阻R1到運(yùn)放輸出，運(yùn)放正相輸入端與運(yùn)放輸出通過R1連接，且A點(diǎn)連到運(yùn)放正相輸入端。

由于運(yùn)放輸入阻抗近似無窮大，所以通過電阻NR1的電流就是恒流源的電流I;

(2)恒流源靠近地端或負(fù)電源端(負(fù)載靠近電源端)

見圖2右所示，恒流源輸出與地端或負(fù)電源端相連，上端連到運(yùn)放負(fù)相輸入端，且通過N倍的電阻R1到運(yùn)放輸出，運(yùn)放正相輸入端與運(yùn)放輸出通過R1連接，且A點(diǎn)連到運(yùn)放正相輸入端。

由于運(yùn)放輸入阻抗近似無窮大，所以通過電阻NR1的電流就是恒流源的電流I;

以上兩種電路可以得到以下計算過程：

得到輸出電流的計算公式，以及電流方向，輸入的恒流源與輸出的電流方向相反，在圖2中箭頭方向?yàn)閷?shí)際方向，為正值，應(yīng)用中可以通過電阻值的調(diào)節(jié)得到輸出電流。