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采用两个仪表放大器和晶体管实现高精度压控电流源的设计

电子设计 发表于 2019-06-06 08:16:00 收藏 已收藏
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采用两个仪表放大器和晶体管实现高精度压控电流源的设计

电子设计 发表于 2019-06-06 08:16:00
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很多设计都需要精确的压控电流源,特别是那些存在可变负载的情况。通常是使用几个运算放大器和若干无源元件来构成电路,但是由于元器件的非理想特性,如有限的开环增益、共模抑制、偏置电流和失调电压特性,使得电路存在着固有的误差。并且,在使用运放的设计中,可能还需要高精度电阻来设定增益,以及额外的电容来保证稳定性。此外,有些压控电流源的电流与输入电压不成正比,例如,图1所示的电压电流转换器所基于的原理是集电极电流约等于发射极电流,而且只向一个方向提供电流。

采用两个仪表放大器和晶体管实现高精度压控电流源的设计

图1 此电压电流转换器所基于的原理是集电极电流约等于发射极电流,而且只向一个方向提供电流

采用两个仪表放大器和两个晶体管,您可以构建一个精度达0.01%的压控电流源(如图2所示)。该电流源的输入电压范围为±10V,输出电流与输入电压成正比,而且即使在输出电流高达90mA时,仍可保持高精度。该电路使用ADI公司的低功耗、低漂移仪表放大器AD620来完成电路控制和误差校正,但并未把它们包含在输出电路中。因此,您可以用更大功率的晶体管替换Q1和Q2以提供更大的输出电流。您还可以把仪表放大器增益设定为1到10000之间的任何值,以适应低于1毫伏的输入信号,只需在IC1和IC2的输入之间连接一个电阻就可获得期望的增益。

采用两个仪表放大器和晶体管实现高精度压控电流源的设计

图2 这个简单的电压电流转换器可在一系列的条件下提供高精度输出电流

第一个仪表放大器IC1控制推挽输出级的基极电压。电阻和二极管对Q1和Q2提供偏置以消除交越失真。IC2提供误差校正,并补偿基极到发射极的电压偏差。误差电压,即D1/D2节点电压与输出电压之间的差值,被馈送到IC1的参考引脚,并与输入电压求和。其结果是,电路的输出电流与输入电压成正比,在±10V的输入信号范围内直流精度的典型值为0.01%,在频率为1KHz输出电压为±5Vp-p时,交流精度典型值为1.5%。

采用两个仪表放大器和晶体管实现高精度压控电流源的设计

该电路输出范围宽,输出电流与输入电压成正比,且具有高线性度和高精度(见图3)。

采用两个仪表放大器和晶体管实现高精度压控电流源的设计

图3 图2给出的电路输出范围宽,输出电流与输入电压成正比,且具有高线性度和高精度

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