可吸收和提供电流的运放

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当为电子设备作设计时（如传感器或放大器偏置供电或专用的波形发生器），可以把一个受控恒流源或接收电路作为很有用的构建模块。这些电路有很高的动态输出阻抗，在允许的顺从电压范围内可提供相对较大的电流。用一个运放和一个分立的外接晶体管就可以实现一个恒流电路，但也可以用一只运放和一些电阻器，设计出一个双极型的电流源或接收器（图1）。图1a至图1c的恒流接收电路在精度、动态阻抗和顺从范围之间作了各种折衷。


　　图1d中的电路是一个有简单反馈结构的双极型电流源，优于常见的需要正反馈和有多种输入阻抗的Howland电流泵。图1e是一个恒流源。所有这些电路的输出电流与输入电压之间都表现出极佳的线性关系。
　　图1a中的电路的输出含有一种不确定性，这是因为运放的静态电流会添加到计算的输出电流上。例如，在大多数应用中可以忽略MAX4162运放约25mA的静态电流。图1b中的电路与之类似，但要从理想的输出电流值中减去静态电流。图1c中的电路提供一个电流吸收器，它没有静态电流误差，而图1d中的电路则有一个根据输入电压极性而变化的双极型输出，即它可以吸收或提供电流。它的性能依赖于电阻器对R1、R2以及R3、R4的精确匹配，并能良好地跟踪正、负电源电压。电源电压绝对值之间的任何差异都表现为 0V 输入电压上的一个偏移电流。为了不对电源电压变动产生敏感，图1e中的电流源电路要求电阻器对R2、R3和R4、R5的精确匹配。
　　可以用下式计算图1中电路的输出电流。注意在这些例子中， RLOAD=100Ω。在图1a中，IOUT=-VIN/RLOAD+25mA；在图1b中，IOUT=-VIN/RLOAD-25mA；在图1c中，IOUT=-VIN/RLOAD；在图1d中，IOUT=-2×VIN/RLOAD；而在图1e中，IOUT=VIN/RLOAD。图1d电路的公式假定有完美的匹配，即R3=R4，R1=R2，而V+ = V-。它亦假定R4远远大于R1。
　　针对图1中五种电路每一种电路的一个固定输出电流值，图2显示了电路的动态阻抗和可用输出电压范围（电流顺从型）。图形显示了一个5 mA的高额定输出电流，以更好地显示电流幅度范围的较高端。根据不同的应用，可以通过仔细选择运放和电阻器阻值，对每个电路的动态阻抗和电流范围进行优化。










发布者：小宇