利用DS4303或DS4305構(gòu)造精密電流源

有些應用中需要可調(diào)節(jié)電流源控制另一系統(tǒng)或為其提供偏置。在產(chǎn)品的有效使用期限內(nèi)可能只需要一次電流調(diào)節(jié)，多數(shù)情況下是在生產(chǎn)線上或工廠校準期間進行調(diào)整。目前，電流設置可以通過人工挑選電阻、調(diào)節(jié)電位器或利用DAC實現(xiàn)，無論是元件成本還是校準費用，這些方案都相對比較昂貴。

另外，有些應用可能需要靈活調(diào)整電流源，要求大電流范圍(中等精度)或小范圍(高精度)，還要足夠簡單以保持系統(tǒng)的穩(wěn)固性。

設計挑戰(zhàn)

把DS4303/DS4305的高精度電壓輸出轉(zhuǎn)換成電流源，只需要額外增加三個元件：一路運放、一只晶體管和一個電阻(圖1)，采用最便宜的元件即可構(gòu)建電路。附加電路利用運放反饋，把DS4303/DS4305輸出電壓轉(zhuǎn)換成獨立的電流源。只要晶體管保持正確偏置，就可以控制電流源并保持高精確電流輸出(圖2)。電路中的誤差源主要包括：運放失調(diào)電壓、較低的晶體管增益或漏電流等，這些都可以通過DS4304/DS4305的調(diào)整消除掉。一旦完成調(diào)整，VIN可以懸空，電流輸出IOUT將保持在所要求的數(shù)值。


圖1. 利用DS4303和幾個低成本元件構(gòu)建高精度電流源


圖2. 利用DS4303和幾個便宜元件構(gòu)成高精度電流源，可吸入電流

上述電路中，需謹慎選擇電阻R，不僅用其設置電流范圍，還需保證晶體管工作在線性區(qū)。電流高于特定工作點時，可能引起晶體管飽和，導致最大電流下降。相反，如果運放擺幅為VCC至GND，則在電流范圍的低端，電流設置可能導致電壓無法足以驅(qū)動晶體管開啟，使晶體管處于截止狀態(tài)。為了防止這種情況，運放必須提供一點負壓，以保持最小電流下的正常工作。盡管電路存在缺陷，但在80%以上的電流范圍內(nèi)仍可保證理想工作。

考慮到晶體管特性并非理想，計算R時可以設置目標范圍和精度。設置R后，再通過調(diào)節(jié)DS4303/DS4305的VIN電壓調(diào)整輸出電流。下表給出了一些兼顧電流和精度的R推薦參數(shù)。

DS4303 Minimum VOUT?(V)	DS4303 Maximum VOUT?(V)	R (Ω)	Maximum IOUT* (mA)	Minimum IOUT?(mA)	Current Span (mA)	Current Accuracy ±(mA)
0.3	3.3	30	110	10	100	0.033333
0.3	3.3	100	33	3	30	0.01
0.3	3.3	1000	3.3	0.3	3	0.001
0.3	3.3	10000	0.33	0.03	0.3	0.0001
0.3	3.3	100000	0.033	0.003	0.03	0.00001

*采用理想元件。

結(jié)論

該應用筆記描述如何利用DS4303/DS4305構(gòu)建一個低成本、高度靈活的電流源，能夠提供源出電流或吸入電流。在DS4303/DS4305的VIN引腳作用一個電壓，然后調(diào)節(jié)ADJ，即刻調(diào)整電流源輸出?？煞磸筒僮髟撨^程，直到得到正確的輸出電流。