ADI:差动放大器构成精细电流源的中心

文章转自ADI官网，版权归属原作者一切

许多运用运用精细电流源供给恒定电流，包含工业进程操控、仪器仪表、医疗设备和消费电子产品。例如，进程操控体系运用电流源供给电阻温度检测器(RTD) 所需的鼓励电流；数字万用表运用电流源丈量不知道电阻、电容和二极管；长距离信息传输广泛运用电流源来驱动4 mA至20 mA电流环路。

精细电流源传统上选用运算放大器、电阻和其它分立器材构建，但存在尺度、精度和温度漂移等方面的缺乏。现在，高精度、低功耗、低本钱集成 差动放大器¹, 例如（ AD8276²) 的呈现，使得尺度更小、功能更高的电流源变成实际，如图1所示。反应缓冲器运用低失调、低偏置电流放大器，例如AD8538, AD8603, AD8605, AD8628, AD8655, AD8661, AD8663, OP177, 或 OP1177, 详细取决于所需电流规模。

输出电流能够经过下式核算：

假如 R_g1 = R_g2 = R_f1 = R_f2, 上式可简化为：

最大输出电流受以下要素约束：运算放大器输入规模、差动放大器输出规模以及差动放大器SENSE引脚电压规模。有必要满意下列三个条件：

在运算放大器输入规模内

在SENSE引脚电压规模2× (–Vs) – 0.2 V至2× (+Vs) – 3 V内。

在A D8276输出电压规模–Vs+ 0.2 V至+Vs– 0.2 V内。

SENSE引脚能够耐受简直为电源两倍的电压，因而第二个约束条件适当宽松。2.5V至36V的宽电源电压规模使得A D8276成为许多运用的抱负之选。A级和B级的最大增益差错分别为0.05%和0.02%，因而电流源精度最高可达0.02%。

装备改变

关于能够承受稍大差错的低本钱运用，能够移除反应缓冲器以简化电路，如图2所示。

假如

则输出电流为：

关于 

假如所需输出电流小于A D8276的输出才能15 m A，则可去掉升压晶体管，如图3所示。假如低电流和下降精度均能承受，则可选用更为简略的低本钱装备，如图4所示。

图5所示的拓扑结构能够用于高电流、高精度运用，运算放大器输入规模无约束。

输出电流能够经过下式核算

假如彻底匹配, R_g1 = R_g2 = R_f1 = R_f2 = 40 kΩ 且 R₁ = R₂, 则输出电流为：

外部电阻R₁和R₂应具有超高精度和匹配度，不然输出电流将随负载而改变，由此发生的差错无法经过软件来校对。

外围器材

输入电压V_REF能够是DAC输出、基准电压源或传感器输出。假如需求可编程电流源，引荐运用精细14位或16位DAC，如AD5640, AD5660, AD5643R, 和 AD5663R 等。至于基准电压源，要求更高功能时引荐运用精细基准源 ADR42x和 ADR44x 要求低功耗时引荐运用 ADR36x 要求低本钱时引荐运用;AD158x和ADR504x 要求小尺度时引荐运用集成运算放大器与基准电压源ADR82x。

基准电压源能够连接到AD8276的反相或同相输入端。假如运用同相输入，共模电压为 

输出电流为

假如运用反相输入，共模电压为

输出电流为

运用反相输入时，需求一个缓冲放大器；因而，主张运用同相输入，以简化电路。

晶体管挑选

挑选升压晶体管时，必须使VC高于电源电压，并使IC高于所需输出电流。引荐运用2N3904、2N4401和2N3391等低本钱晶体管。电流较低时，无需运用晶体管。

试验基准成果和剖析

运用图1电路测得的输入电压与输出电流的联系如图6所示。A D8276和AD8603选用+5 V电源供电。R1的容差为0.1%。晶体管为2N3904。基准电压以0.01V步进从0.05 V扫描至1.20 V。输入规模受电源和AD8603输入规模的约束。

最大差错为0.87%，平均差错为0.10 %。电流检测差错受外部电阻的约束。较高精度的电阻能够发生较高精度的电流源。

结束语

差动放大器A D8276具有低失调电压、低失调电压漂移、低增益差错、低增益漂移特性以及集成电阻，能够用来完成准确、安稳的电流源。宽电源电压 规模（2.5 V至36 V）使其能支撑各式各样的负载。节约空间的8引脚MSOP封装和低功耗特性，则使它十分合适电池供电的便携式体系。选用差动放大器完成精细电流源能够缩小PCB面积，简化布局，下降体系本钱，进步可靠性。

附 录：差动放大器

表 1

Part 2