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利用恒定电流源实现可调恒流电路设计

CHANBAEK 来源:硬件设计修炼者 作者:墨明 2023-04-24 09:31 次阅读

利用恒定电流源实现可调恒流电路的设计

一、概述

传感器的使用中,常要求电路提供出一个恒流源,比如为压力传感器的电桥提供恒流、为电阻式传感器提供恒流、其他热敏光敏传感器、偏置电路等。 这些电路在调试过程中,或者需要一个稳定的电压源,实现V/I转换,或者需要一个恒流源,但为了满足性能,需要恒流源输出进行微调,本文介绍2类基于恒流源与运放配合设计的,可以实现电流可调的电路。 但是这种可调仅限于调整的电流大于选定的恒流源,如果我们选择的恒流源能产生100uA的电流,那么调整只能是大于100uA。

二、电路解析

为计算方便,约定以下符号:

I:选定的恒流源电流;

Io: 电路输出的电流;

V+:运放正相输入端电压;

V-:运放负相输入端电压;

Vo: 运放输出端电压;

Va: 加到负载端的电压。

1. 恒流源在运放正相输入端

此类电路有两种,见图1。

wKgaomRF27yAWY_4AACBlco36O8378.jpg

(1)恒流源靠近电源端(负载靠近地端或负电源端)

见图1左所示,恒流源输入与电源相连,恒流源输出连到运放正相输入端,且通过N倍的电阻R1到A点,运放负相输入端与运放输出相连,且通过电阻R1连到A点。

由于运放输入阻抗近似无穷大,所以通过电阻NR1的电流就是恒流源的电流I;

(2)恒流源靠近地端或负电源端(负载靠近电源端)

见图1右所示,恒流源流向地或负电源,上端与运放正相输入相连,且通过N倍的电阻R1到A点,运放负相输入端与运放输出相连,且通过电阻R1连到A点。

由于运放输入阻抗近似无穷大,所以通过电阻NR1的电流就是恒流源的电流I;

以上两种电路可以得到以下计算过程:

wKgaomRF27uAKAIjAAA3YJsJyZ4307.jpg

得到输出电流的计算公式,以及电流方向,实际应用中可以通过电阻值的调节得到输出电流。

2. 恒流源在运放负相输入端

此类电路有两种,见图2。

wKgZomRF27KAJdLHAACQMjiU-pw204.jpg

(1)恒流源靠近电源端(负载靠近地端或负电源端)

见图2左所示,恒流源输入与电源相连,恒流源输出连到运放负相输入端,且通过N倍的电阻R1到运放输出,运放正相输入端与运放输出通过R1连接,且A点连到运放正相输入端。

由于运放输入阻抗近似无穷大,所以通过电阻NR1的电流就是恒流源的电流I;

(2)恒流源靠近地端或负电源端(负载靠近电源端)

见图2右所示,恒流源输出与地端或负电源端相连,上端连到运放负相输入端,且通过N倍的电阻R1到运放输出,运放正相输入端与运放输出通过R1连接,且A点连到运放正相输入端。

由于运放输入阻抗近似无穷大,所以通过电阻NR1的电流就是恒流源的电流I;

以上两种电路可以得到以下计算过程:

wKgZomRF27uAS3uwAAA11jLAF9g726.jpg

得到输出电流的计算公式,以及电流方向,输入的恒流源与输出的电流方向相反,在图2中箭头方向为实际方向,为正值,应用中可以通过电阻值的调节得到输出电流。

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