電流源(08-100)

　　感應(yīng)電壓是負(fù)載與置位電壓和的一半。增益為“2”可使輸出為置位電壓與負(fù)載電壓之和，在Vset和Rset上為固定值。運(yùn)算放大器輸出端的電壓是比負(fù)載電壓更易于管理的置位電壓。就上面給出的例子來(lái)說(shuō)，若采用具備 ±5 V電源以及軌至軌輸出的運(yùn)算放大器，那么如果設(shè)置電壓為 0.5 V，該設(shè)計(jì)方案就能支持 ±4.5 V 的Vload 范圍。這種設(shè)計(jì)方案的最大局限性在于它需要使用兩個(gè)運(yùn)算放大器，第二個(gè)運(yùn)算放大器用于將負(fù)載電壓與 Rset 電阻相隔離。我們可以采用其他辦法來(lái)隔離信號(hào)，而不需要額外的運(yùn)算放大器。

　　改進(jìn)的壓控單運(yùn)算放大器電流源

　　我們此前討論的電流源采用第二個(gè)運(yùn)算放大器來(lái)緩沖衰減器的負(fù)載電壓。如果將該運(yùn)算放大器配置為緩沖器，則其在理想情況下具有無(wú)窮大的輸入阻抗與零輸出阻抗。如果將無(wú)窮大隔離，那么這種情況的確令人滿意。但是，多高才算是無(wú)限?作為工程師，我們接受的訓(xùn)練是，應(yīng)當(dāng)盡量使問(wèn)題簡(jiǎn)單化。工程技術(shù)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究不一樣，我們只要達(dá)到“非常接近”就足夠了。我們可用一個(gè)更簡(jiǎn)單的模型，允許一定的誤差，而不必采用精確但更加復(fù)雜的模型。這對(duì)從事物理科學(xué)研究的人來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直無(wú)法容忍，因?yàn)樗麄兊哪Ｐ屯墙⒃谥T如理想球體、無(wú)限長(zhǎng)的導(dǎo)線與點(diǎn)的質(zhì)量等概念的基礎(chǔ)上?，F(xiàn)實(shí)世界中的復(fù)雜問(wèn)題需要采用盡可能簡(jiǎn)單的模型來(lái)解決。鑒于上述情況，我們將無(wú)限定義為極大，大到不會(huì)造成問(wèn)題;而將零定義為極小，小到可以忽略。這一定義隨具體問(wèn)題而有所變化。我們可選擇遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于置位電阻的衰減器電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)令人滿意的隔離效果。具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。

　　圖 5 改進(jìn)的單運(yùn)算放大器可變電流源

　　就本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而言，衰減器電阻與置位電阻之間會(huì)有相互影響。負(fù)載電壓的計(jì)算如下式所示：

　　將兩個(gè)電壓項(xiàng)分開(kāi)，就得到以下方程式：

　　去除隔離緩沖器會(huì)使電流略微增加，同時(shí)產(chǎn)生寄生阻抗。圖6給出其模型。

　　圖 6 上一圖給出的電流源模型