|
前言
顾名思义，恒流源就是恒定电流输出的电流源，也就是无论负载如何变化，或者其它因素如何变化，输出电流都保持恒定的意思。
当然，这是个理想情况，实际上恒流源也都有自己的最大输出电压，外接因素变化都需要有个范围，而实际与理想的差异，往往就决定了恒流源的指标：
1、恒定电流范围
固定的还是可调的，最大输出电流是多少
2、输出电压范围
比如是否从0电压输出就可以恒流，最大输出电压
3、输出动态阻抗
即输出电压改变后，电流变化多少
4、温度系数
温度每度改变，恒流电流变化%多少或者多少个ppm
5、噪声
本底噪声、相对噪声都是多大的
6、长期稳定性
也就是恒流电流随时间的变化特性，基准恒流源或计量用的对这点要求较高
7、设置的准确性
8、、、
恒流源的用途，可以是信号级别的，提供恒定电流的激励，也可以是电源级别的，在负载变化时提供恒定电流。
从恒流源的原理上看，电流很难自己独立产生，的确有一些器件是电流型的例如恒流二极管，但特性很差。因此，好一些的电流都是要根据电压和电阻来产生，公式就是I=V/R，而电压和电阻都有很精密的元器件。这样，从理论上说，一个精密的电压和一个精密的电阻，就能确定一个精密的电流；同时，这个电流的各项指标，例如温漂、噪声等，直接取决于这个电压和电阻，计算方法就是直角三角形的斜边与两个直角边的关系，当然还要加上运放的特性（如果有的话）。对于变化的恒流源，很可能是用电阻在大范围内变化（换档），而用电压的变化来小范围调整。对于固定的恒流源，这个电阻可能不是一个，需要匹配。这样，无论一个恒流源的电路多么复杂，总会至少有一个基准电压，至少有一个电阻，决定了这个恒流源的大小。电压可以写成Vref，电阻可以写成Rs，这里的s就是sample的意思，Rs就是采样电阻，因此可以有Is = Vref / Rs。
恒流源的具体实现方法，有好多电路，例如：
1、二端恒流器件
例如恒流二极管，加上电压后，只要超过一定值，电压基本恒定，这样就可以简单的用电源/电池实现恒流。二端恒流器件有简单的参数型（例如白炽灯泡曾经被作为恒流），而现代更多是采用场效应管、有源器件来做。
2、浮动电压基准型
用一个运放加一个稳压管，可以方便的实现恒流。而若采用类似LM385-1.2这样的特性不错的稳压管，就非常方便。尽管这个电路基准悬浮，但负载是接地的。
3、浮动负载压控型
压控恒流有时很好用，方便调节，控制电压可以由DAC来产生。
用一个运放加一个采样电阻就可以实现，但负载是浮动的，所以应用面会受到限制。
4、采用运放+三极管（或JFET、MOS）的压控恒流源
这是经典的电路，简单而高性能，但输出是共源不共地的。用MOS管的话输入电容大容易振荡，用BJT的话Ib大影响精度，而JFET+BJT复合管则很好的解决了这个矛盾。R2=10k选择不同的，可以改变运放稳态输出电压。R1就是电流采样电阻，输出电流 = Vin / R1。
有时为了让输出共地，要牺牲压控特性，把基准接到电源上去（实际从电源向下也是可以压控的，但难做），比较适合固定电流源：
5、只用运放的压控恒流源
这种电路比较复杂，但比较好用，因为控制电压和输出电流都是共地的。
单运放的，主要是这种改型Howlland电路，原理上看是借鉴了差分放大器的，需要两对匹配电阻：
其中要求，R2/R1 = (R4+Rs) /R3，恒流电流为UI / Rs。
这个电路恒流原理证明如下：
Ua=2Uc=2.00Ud
R3电流=(Ud-1)/100k=R4电流
Ub=Ud+99k*(Ud-1)/100k=1.99Ud-0.99
Ua-Ub=0.01Ud+0.99
因此Rs电流=0.01Ud/1k+0.99/1k
因此RL电流=Rs电流-R4电流
=0.01Ud/1k+0.99/1k - (Ud-1)/100k
=100/100k=1mA
这个1mA电流与负载电阻RL无关。
但经常被使用的是双运放的改进型，特点是可以方便的、大范围的换档改变电流：
1/5 1 2 3 4 5 下一页 尾页 |
