利用DS4303或DS4305構(gòu)造精密電流源

　　引言

　　有些應(yīng)用中需要可調(diào)節(jié)電流源控制另一系統(tǒng)或?yàn)槠涮峁┢?。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(zhǔn)期間進(jìn)行調(diào)整。目前，電流設(shè)置可以通過(guò)人工挑選電阻、調(diào)節(jié)電位器或利用DAC實(shí)現(xiàn)，無(wú)論是元件成本還是校準(zhǔn)費(fèi)用，這些方案都相對(duì)比較昂貴。

　　另外，有些應(yīng)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(jiǎn)單以保持系統(tǒng)的穩(wěn)固性。

　　設(shè)計(jì)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(gè)元件：一路運(yùn)放、一只晶體管和一個(gè)電阻，如圖1所示，采用最便宜的元件即可構(gòu)建電路。附加電路利用運(yùn)放反饋，把DS4303/DS4305輸出電壓轉(zhuǎn)換成獨(dú)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，如圖2所示。電路中的誤差源主要包括：運(yùn)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(guò)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。

　　上述電路中，需謹(jǐn)慎選擇電阻R，不僅用其設(shè)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(diǎn)時(shí)，可能引起晶體管飽和，導(dǎo)致最大電流下降。相反，如果運(yùn)放擺幅VCC至GND，則在電流范圍的低端，電流設(shè)置可能導(dǎo)致電壓無(wú)法足以驅(qū)動(dòng)晶體管開(kāi)啟，使晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。為了防止這種情況，運(yùn)放必須提供一點(diǎn)負(fù)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(jì)算R時(shí)可以設(shè)置目標(biāo)范圍和精度。設(shè)置R后，再通過(guò)調(diào)節(jié)DS4303/DS4305的VIN電壓調(diào)整輸出電流。表1給出了一些兼顧電流和精度的R推薦參數(shù)。