為什么這個(gè)運放壓控電流源誤差有點(diǎn)大？

今天我們來(lái)分析下為什么在輕負載條件下，恒流精度有變化。上篇文章也提到過(guò)失調電壓，失調電壓是造成這個(gè)誤差的主要因素。首先，回顧下該電路，為方便計算，調整下反饋電阻參數，將比例改為1倍，可得負載電流 I=Vin/R5。（具體公式推導工程請看1月16的微頭條文章），在這里為排除由正反饋和負反饋兩個(gè)環(huán)路反饋系數不相等因素造成的誤差，我們將仿真圖中的R4改為9.75K，R5改為250R.使(R5+R4)/R3=R2/R1=1.如下圖1，其中電壓表測量的是運放正相和反相輸入端之間的電壓，即測量的是運放的失調電壓。根據公式，當Vin為5V時(shí)，負載電流I=5/250=20mA。

圖1

我們先來(lái)看下重負載（R6=50R）和輕負載(R6=300R)時(shí)的仿真結果，圖下圖2和圖3。

圖2，重負載

圖3，輕負載

根據圖2，.可以看出來(lái)，重負載時(shí)，電流為20.02mA,和理論值20mA相差無(wú)幾。但圖3輕負載時(shí)的電流值為19.11mA.這個(gè)值離20mA的理論值有點(diǎn)差距，對比兩圖的失調電壓值，會(huì )發(fā)現，輕載時(shí)的失調電壓為110.27mV,比重載時(shí)增大了幾十倍。接下來(lái)我們來(lái)驗證下是不是因為這個(gè)異常增大的失調電壓而導致最終電流誤差突然增大。

失調電壓可以理解為疊加在運放輸入端口的附加電壓，等效為如下圖4。

圖4

上圖的失調電壓，經(jīng)放大1+R2/R1倍后，出現在運放輸出端,即圖3中，這個(gè)-110.27mV的失調電壓會(huì )被放大2倍，放大后為220.54mV。220.54mV流過(guò)R5,會(huì )在R5上形成220.54/250=0.882mA的誤差電流，電流方向為負，即從右向左，如下圖5。

圖5

根據上圖，理論值減去誤差電流，20mA-0.882mA=19.118mA.這個(gè)計算結果和圖3的仿真結果19.11mA是一致的。接下來(lái)看看當負載從50R-400R范圍內變化時(shí)，輸出電流，運放1腳輸出電壓，和失調電壓的波形圖。如下圖6。

圖6

由上圖可知，當運放1腳的輸出電壓達到10.5V左右時(shí)（逼近正電源軌），運放的失調電壓開(kāi)始快速地向負方向增大，直接導致負載電流由20.02mA快速下降，從而導致了電流誤差。運放的最大輸出電壓能力，即輸出電壓能不能達到運放供電VCC電壓，或者準確的說(shuō)輸出電壓能有多逼近供電VCC電壓是由運放本身的特性決定的。

由圖6可得知，運放單電源供電情況下，當運放輸出電壓逼近正電源軌時(shí)，運放的失調電壓會(huì )急劇增大，設計該類(lèi)電路時(shí)需要考慮這個(gè)因素。

審核編輯：湯梓紅