如何利用差動(dòng)放大器和運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)低成本精密電流源

刊登于 2009 年 9 月《模擬對(duì)話》雜志的“差動(dòng)放大器構(gòu)成精密電流源的核心”一文描述了如何利用單位增益差動(dòng)放大器AD8276和微功耗運(yùn)算放大器AD8603來(lái)實(shí)現(xiàn)精密電流源。圖 1所示為該電路針對(duì)低成本、低電流應(yīng)用的簡(jiǎn)化版本。

圖1. 針對(duì)低成本、低電流應(yīng)用的簡(jiǎn)易電流源

輸出電流IO約等于差分輸入電壓VIN + – VIN–除以R1，推導(dǎo)過(guò)程如下。

實(shí)驗(yàn)設(shè)置

1. AD5750EVB（AD5750 驅(qū)動(dòng)器和AD5662 16 位nanoDAC?）為AD8276 提供雙極性輸入。2. 萬(wàn)用表 OI-857 測(cè)量輸入電壓、輸出電壓和電阻。3. R1 和RLOAD的標(biāo)稱(chēng)值分別為 280 ?和 1 k?，實(shí)測(cè)值分別為280.65 ?和 997.11 ?。4. 實(shí)測(cè)電壓除以RLOAD便得到輸出電流。

圖2. 理想和實(shí)際輸出電流與差分輸入電壓的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖 2 顯示了輸出電流與輸入電壓的關(guān)系。X 軸為差分輸入電壓，范圍–3.2 V 至+3.2 V；Y 軸為輸出電流。四條線分別顯示了理想電流輸出和–40°C、+25°C 及+85°C 時(shí)的實(shí)際輸出。圖 3 顯示了輸出電流誤差與輸入電壓的關(guān)系。三條線分別顯示了–40°C、+25°C 和+85°C 時(shí)的誤差。

圖 3. 輸出電流誤差與輸入電壓的關(guān)系

實(shí)際輸出電流以圖 4 所示的 AD8276 短路輸出電流為限。–40°C時(shí)，短路電流約為 8 mA。

圖 4. AD8276 短路輸出電流與溫度的關(guān)系

總結(jié)

去除外部升壓晶體管和緩沖器并增加一個(gè)電阻，便可以利用AD8276 構(gòu)建一個(gè)低成本、低電流的電流源，其在–40°C 至+85°C 溫度范圍內(nèi)的總誤差小于約 1.5%。采用±15 V 電源供電時(shí)，整個(gè)溫度范圍內(nèi)的輸出電流范圍約為–11 mA 至+8 mA。采用+5 V 單電源供電時(shí)可以構(gòu)建一個(gè)單極性電流源。