利用單位增益差動放大器實(shí)現(xiàn)低成本電流源

刊登于 2009 年 9 月《模擬對話》雜志的“差動放大器構(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放大器 AD8276和微功耗運(yùn)算放大器AD8603來實(shí)現(xiàn)精密電流源。圖 1 所示為該電路針對低成本、低電流應(yīng)用的簡化版本。

圖1.針對低成本、低電流應(yīng)用的簡易電流源

輸出電流I_O, 約等于差分輸入電壓, V_{IN +} – V_IN–, 除以 R1,推導(dǎo)過程如下。

因此，該差分輸入電壓出現(xiàn)在 R1 兩端.

實(shí)驗(yàn)設(shè)置

1. AD5750EVB（AD5750 驅(qū)動器和AD5662 16 位nanoDAC^?）為AD8276 提供雙極性輸入。
2. 萬用表 OI-857 測量輸入電壓、輸出電壓和電阻。
3. R1 和R_LOAD的標(biāo)稱值分別為 280 Ω和 1 kΩ，實(shí)測值分別為 280.65 Ω和 997.11 Ω。
4. 實(shí)測電壓除以_LOAD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。

作者簡介
	David Guo [david.guo@analog.com]是 ADI公司位于北京的中國支持中心的一名現(xiàn)場應(yīng)用工程師。獲得北京理工大學(xué)機(jī)電工程碩士學(xué)位后，他在長峰集團(tuán)工作過 2 年，擔(dān)任導(dǎo)航終端硬件工程師。他于 2007 年加入ADI公司。