解析基于電流輸出電路技術(shù)的多款實(shí)用電路案例

　　若電流或電壓輸入?yún)⒖嫉?，則必須使用電平轉(zhuǎn)換。 有多個電路可以實(shí)現(xiàn);而圖8中的系統(tǒng)在很多場合下都適用。 這款簡單的電路采用接地電流源驅(qū)動直流電源上的電流鏡，從而驅(qū)動負(fù)載。 注意，電流鏡可能有增益，因此信號電流不需要像負(fù)載電流那么高。

　　圖8. 電平轉(zhuǎn)換電流鏡

　　目前為止，我們討論的電路都是單極性的--電流在一個方向上流動--但雙極性電流電路也是可行的。 最簡單、使用最廣泛的當(dāng)數(shù)Howland電流泵，如圖9所示。這款簡單的電路有很多問題： 它對電阻匹配的精度要求極高，以獲得高輸出阻抗;輸入源阻抗會增加R1電阻，因此它的數(shù)值必須非常低以最大程度降低匹配誤差;電源電壓必須比最大輸出電壓高得多;并且運(yùn)算放大器的CMRR性能必須相對良好。

　　圖9. Howland電流泵 雙極性電流輸出

　　現(xiàn)在，高性能儀表放大器售價(jià)不高，因此使用一個運(yùn)算放大器、一個儀表放大器和一個電流檢測電阻組成雙極性電流源極為方便，如圖10所示。這類電路比Howland電流泵要更為簡單，不依賴于電阻網(wǎng)絡(luò)(除了集成儀表放大器的那種)，且電壓擺幅在每個電源的500 mV以內(nèi)。

　　圖10. 雙極性電流運(yùn)算放大器

　　目前為止，我們討論的電路都是具有精密電流輸出的放大器。 當(dāng)然，它們能夠與固定輸入一同使用，提供精密電流源，但構(gòu)建一個更簡單的雙端電流源也是可行的。 低電流基準(zhǔn)電壓源ADR291 具有10 μA左右的待機(jī)電流，典型溫度系數(shù)為20 nA/℃。 如圖11所示，加入負(fù)載電阻后，則3 V至15 V電源范圍內(nèi)的基準(zhǔn)電流為(2.5/R + 0.01) mA,其中R為負(fù)載電阻，單位是kΩ。

　　圖11. 雙端電流源

　　若精度不是問題，且只要求剛性單極性電流源，則可以采用耗盡型JFET和一個電阻組成電流源。 如圖12所示，這種配置在溫度發(fā)生變化時(shí)并不十分穩(wěn)定，且對于給定的R值，各器件的電流可能有相當(dāng)大的差異，但該配置簡單而廉價(jià)。

　　圖12. JFET電流源

　　最近，我需要為某些LED設(shè)計(jì)電源。 有一些工程師朋友認(rèn)為我在設(shè)計(jì)供LED進(jìn)行調(diào)光的可變電流源時(shí)會遇到一些困難。 事實(shí)上，我只是簡單地改裝了筆記本電腦的“黑磚頭”電源(花幾美分從跳蚤市場買的)就搞定了。 圖13顯示的是經(jīng)過簡單修改的電源電路，可為LED提供恒定電流。 采用小輸出電流，它可以固定輸出電壓正常工作。

　　圖13. 修改黑磚頭開關(guān)電源以提供限流輸出

　　為了得到可變的電流，將基準(zhǔn)電壓--來自黑磚頭或本地--施加于P1和P2所代表的電位計(jì)。 OPA2和MOSFET通過R1輸出小電流，在其上產(chǎn)生壓降。 負(fù)載電流流過檢測電阻。 若檢測電阻上的電壓由于負(fù)載電流超過R1上的壓降而有所下降，那么OPA1輸出將上升，覆蓋磚頭中的電壓控制，并限制其輸出電壓，防止輸出電流超過限值。