電流源(08-100)

　　通過二極管的偏置電流會使負(fù)輸入端電壓比輸出端低 1 個二極管壓降。負(fù)反饋使輸入匹配于負(fù)載電壓，也應(yīng)比輸出電壓低 1 個二極管壓降，如下方程式所示：

　　負(fù)反饋使運算放大器調(diào)節(jié)其輸出，使之與輸入電壓相匹配，當(dāng)輸出電壓比負(fù)載電壓高 1 個二極管壓降時該情況發(fā)生。

　　將電阻從輸出端連接至正輸入端。同樣，電阻上的電壓是 1 個二極管壓降。負(fù)載電流由電阻 (Rset) 來設(shè)定，如下式所示：

　　現(xiàn)在您可能會想，如果電阻提供正反饋與負(fù)反饋，電路怎么還能繼續(xù)工作呢?沒錯，電阻確實提供正反饋，但負(fù)載的電阻會讓其小于單位增益。不過，負(fù)反饋不會衰減(僅略微降低)，因此負(fù)反饋大于正反饋，凈反饋為負(fù)。只有偏置電壓小于負(fù)載電壓時，二極管才傳導(dǎo)電流。

　　這種電路很容易構(gòu)建。其主要局限性在于二極管會獲得一定的參考電壓。壓降是溫度的函數(shù)。不過對許多應(yīng)用來說，這種性能已經(jīng)足夠了。這種電流源只能支持一組設(shè)定的電壓值，但是有些應(yīng)用還需要壓控電流源。

　　壓控運算放大器電流源

　　我們可以很容易設(shè)計出增益為 2 的運算放大器。假設(shè)反饋電阻實際就是分壓器，負(fù)載電壓增益為 2，那么衰減后就變成單位增益。圖3給出了這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖。

　　圖 3 運算放大器可變電流源

　　運算放大器的輸出是負(fù)載電壓的兩倍，隨后通過一對置位電阻 (set resistor) 衰減。我們針對該分壓器采用戴維南 (Thevenin) 等效定理，可以直接得出負(fù)載電流，如下式所示：

　　該電路的優(yōu)勢在于，它能支持可變置位電壓 (variable set voltage)，而且只需采用一個運算放大器即可。其最大的不足在于工作范圍有限。輸出電壓是負(fù)載電壓的兩倍。具有 ±5 V 電源以及軌至軌輸出的運算放大器僅能支持 ±2.5 V的 Vload 范圍。

　　改進的壓控運算放大器電流源

　　假設(shè)信號在翻倍后沒有衰減，而是在翻倍之前衰減，那么就可以解決電壓范圍的局限性問題了。圖4示出了這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖。

　　圖 4 改進的運算放大器可變電流源