利用恒定電流源實(shí)現(xiàn)可調(diào)恒流電路的設(shè)計(jì)
一、概述
在傳感器的使用中,常要求電路提供出一個(gè)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(gè)穩(wěn)定的電壓源,實(shí)現(xiàn)V/I轉(zhuǎn)換,或者需要一個(gè)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(jì)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(jì)算方便,約定以下符號(hào):
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(jì)算過程:
得到輸出電流的計(jì)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(jì)算過程:
得到輸出電流的計(jì)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。
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