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在我們電子電路設(shè)計(jì)中,有兩種電源,一種是電壓源,另一種是電流源。相比于電壓源,電流源的使用場景稍微少一點(diǎn)。今天,結(jié)合仿真,介紹下一種基于運(yùn)放的微弱電流源基本實(shí)現(xiàn)原理,理論計(jì)算與仿真驗(yàn)證相結(jié)合,寫的清晰易懂,保證一學(xué)就廢。


仿真文件獲取,公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù):弱電流源


在本科階段,模擬電子電路技術(shù)中就介紹過一種電流源:基于三極管的鏡像恒流源。



Ic1是負(fù)載電流,其電流值不隨負(fù)載變化,可以實(shí)現(xiàn)恒流,基本原理如下:


T0和T1是兩只一樣的管子,工作在放大狀態(tài),兩個(gè)管子B極電位相等,所以Ib0=Ib1,兩個(gè)管子一樣那么放大倍數(shù)β也一樣,所以Ic0=Ic1=β*Ib0,Ic0與Ic1呈現(xiàn)鏡像關(guān)系,因此被叫做鏡像電流源。


下面介紹下今天的主角,基于運(yùn)放的電流源設(shè)計(jì),這個(gè)電路又叫做豪蘭德電流源電路(這個(gè)名字聽著高大上)。





推導(dǎo)過程很簡單,電流I1 = I2:








Io=-Ui/Ro,輸出電流與輸入電壓成正比,只要輸入電壓固定,輸出電流也就固定了,實(shí)現(xiàn)了電流源功能。


下面我們進(jìn)行仿真,仿真使用的運(yùn)放是LM324,為什么選這個(gè)運(yùn)放呢?因?yàn)檫@個(gè)運(yùn)放性能不夠,一會(huì)我們?cè)龠x個(gè)性能好的運(yùn)放,看下二者差異。


仿真文件獲取,公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù):弱電流源





輸入電壓見下圖紅色波形,電壓是±200uV,而匹配電阻是1K,因此根據(jù)前文計(jì)算,輸出電流應(yīng)該是±200nA,輸出電流見下圖綠色曲線(1mV/1mA),從波形看是滿足±200nA的理論分析的,但是為什么綠色電流波形有一個(gè)負(fù)的直流存在呢?




這是因?yàn)長M324性能不夠,偏置不好(nA級(jí)別)。在電路參數(shù)不變情況下,我們換偏置更好的ICL7652D(pA級(jí)別)再仿真下,





換性能更好的運(yùn)放后結(jié)果就好很多了,紅色還是輸入電壓±200uV,綠色是輸出電流是±200nA,也看不到有偏置存在了。這樣就與前文的理論分析保持一致啦。




那么可不可以不換運(yùn)放,繼續(xù)使用LM324,同時(shí)又保持很低的偏執(zhí)呢?


以上就是弱電流源的一種實(shí)現(xiàn)原理,你學(xué)廢了嗎?


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---The end---



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