如何產(chǎn)生任意幅度的電流源和匯

電流源和灌電流是模擬設(shè)計(jì)的重要組成部分，從有源模擬電路的簡(jiǎn)單偏置到電流電容積分器復(fù)位和振蕩器架構(gòu)。用于實(shí)現(xiàn)電流源和灌電流的便捷拓?fù)淅糜?a target="_blank">運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）根據(jù)小串聯(lián)電阻的反饋產(chǎn)生電流。圖 1 描述了此拓?fù)洹?/p>

圖 1：反饋產(chǎn)生的電流源和灌電流電路

如圖1所示，兩個(gè)電路都使用負(fù)反饋來強(qiáng)制R兩端產(chǎn)生電壓設(shè)置電阻，產(chǎn)生以下源電流和灌電流（公式1和2）：

為了使這些電流以直流形式提供，上述公式1和公式2中的分子必須是恒定的。實(shí)現(xiàn)此目的的最簡(jiǎn)單方法是使用并聯(lián)基準(zhǔn)電壓源，如圖2所示。

圖 2：反饋產(chǎn)生的電流源和灌電流電路

請(qǐng)注意，在圖 2 中，R林電阻用于降低過多的輸入電壓并限制通過基準(zhǔn)電壓源的電流。此外，陰極基準(zhǔn)連接可調(diào)基準(zhǔn)電壓源（例如 LMV431）強(qiáng)制反饋電壓達(dá)到其最小值，這提供了一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)，我將在后面探討。等式1和2現(xiàn)在可以改寫為：

等式3和4可以組合（因?yàn)樗鼈兪窍嗤模?，并重寫為等?以求解R的值設(shè)置需要產(chǎn)生任意源電流或灌電流，I設(shè)置:

這種拓?fù)涞妮敵鲭妷悍秶艿奖仨氃贔ET和R兩端保持的裕量的限制設(shè)置電阻器。這就是最小化強(qiáng)制反饋電壓的原因——最小化強(qiáng)制反饋電壓可使有效輸出電壓范圍最大化。等式6和7描述了有效輸出電壓區(qū)域內(nèi)外的電流源和灌電流行為。

內(nèi)部V裁判任何可調(diào)基準(zhǔn)電壓源的電壓源約為1.24V。該特定電壓通過帶隙基準(zhǔn)電壓源產(chǎn)生，最終將定義該拓?fù)涞恼w極限。為了演示，圖3是R的吸電流特性（包括線性壓差）示例設(shè)置值為 124Ω。

在這種拓?fù)渲校秒p極結(jié)型晶體管（BJT）代替FET可能會(huì)導(dǎo)致裕量要求略高，盡管最終這種替代的行為應(yīng)該幾乎相同。

理想電流源是電路理論中的基本要素。雖然任何物理實(shí)現(xiàn)總是達(dá)不到理想水平，但了解這些缺點(diǎn)背后的機(jī)制是有價(jià)值的，這樣就可以減輕或避免它們。在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，我們已經(jīng)看到了輸出電壓范圍如何影響輸出電流，以及基準(zhǔn)電壓選擇在最小化輸出電流方面所起的重要作用。

審核編輯：郭婷