如何将具有精确电流输出的电路设计成非线性负载电阻

James Bryant

制作电流输出设备很容易。许多简单的电路可以将单极性恒定电流输送到变化或非线性负载中。双极电路选项受到更多限制，尽管仍然非常简单。

我最近需要为一些LED灯供电。几位工程师朋友认为，我很难制造出允许它们变暗所需的可变电流电源。事实上，我迅速修改了一些黑砖笔记本电脑电源（在汽车后备箱销售中以几美分的价格购买）来完成这项工作。

如果放大器的输入也是刚性电流源（即其值不随负载变化的电流），则通常只需要在单个芯片上使用两个匹配的双极结型晶体管（BJT）的电流镜，以确保温度匹配。电流施加到两个基极和一个集电极，两个发射极接地，相等的电流流过另一个集电极 - 稍微复杂的布置可能会提高性能，但基本电路通常足够。

获得匹配的NPN BJT比匹配的PNP容易得多，尽管后者是可用的。从正电源到接地源的电流镜，以及镜像电流到接地负载的电流镜可以使用匹配的PNP晶体管制成，但也有几个动态范围为10的快速电流镜6（1，000，000：1）、ADL5315和ADL5317。

对于电压输入，您只需要一个运算放大器、一个晶体管（FET或BJT）和一个电阻器。输入施加于运算放大器同相输入，运算放大器驱动晶体管栅极/基极，电阻接地，运算放大器反相输入和源极/发射极，输出电流流经漏极/集电极。

这些电路通常接地，其负载连接到直流电源。是否需要 NPN/N 沟道或 PNP/P 沟道器件取决于电源极性。如果电流必须驱动接地负载，则电路可以连接到电源轨，但信号输入需要电平转换。

如果需要双极性电流输出，则使用标准电压放大器（可能是运算放大器）通过一个小电流检测电阻驱动负载。放大器的负反馈来自连接在该电阻上的电流检测放大器。电源电压必须足够大，以便在最坏情况下的负载偏置条件下将最大预期电流驱动到最大负载。

如果电路在电压变化的情况下仍需要固定电流负载，则可以由耗尽模式JFET制成非常简单（但随温度变化不是很稳定）的两端恒流器件，在其源极和栅极之间连接一个电阻器——栅极和漏极是两个端子（使用N沟道JFET时，漏极为正， 对于 P 通道，它是负数）。电流通过调整电阻来设置。