如何利用差動放大器和運算放大器實現低成本精密電流源

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

圖1. 針對低成本、低電流應用的簡易電流源

輸出電流IO約等于差分輸入電壓VIN + – VIN–除以R1，推導過程如下。

實驗設置

1. AD5750EVB（AD5750 驅動器和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RLOAD的標稱值分別為 280 ?和 1 k?，實測值分別為280.65 ?和 997.11 ?。4. 實測電壓除以RLOAD便得到輸出電流。

圖2. 理想和實際輸出電流與差分輸入電壓的關系

實驗結果

圖 2 顯示了輸出電流與輸入電壓的關系。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 時的實際輸出。圖 3 顯示了輸出電流誤差與輸入電壓的關系。三條線分別顯示了–40°C、+25°C 和+85°C 時的誤差。

圖 3. 輸出電流誤差與輸入電壓的關系

實際輸出電流以圖 4 所示的 AD8276 短路輸出電流為限。–40°C時，短路電流約為 8 mA。

圖 4. AD8276 短路輸出電流與溫度的關系

總結

去除外部升壓晶體管和緩沖器并增加一個電阻，便可以利用AD8276 構建一個低成本、低電流的電流源，其在–40°C 至+85°C 溫度范圍內的總誤差小于約 1.5%。采用±15 V 電源供電時，整個溫度范圍內的輸出電流范圍約為–11 mA 至+8 mA。采用+5 V 單電源供電時可以構建一個單極性電流源。