資料介紹
改進(jìn)型Howland電流源非常受歡迎,因?yàn)樗梢则?qū)動(dòng)接地負(fù)載。允許相對(duì)較高電流的晶體管可以用MOSFET取代,以便達(dá)到更高的電流。這種電流源的精度取決于放大器和電阻,電阻容差又會(huì)影響電路的精度……
那么,如何選擇外部電阻以最大程度減少誤差?請(qǐng)繼續(xù)往下看
圖1. 改進(jìn)型Howland電流源驅(qū)動(dòng)接地負(fù)載
通過對(duì)改進(jìn)型Howland電流源進(jìn)行分析,可以得出傳遞函數(shù):
提示1:設(shè)置 R2 R5 = R4
在公式1中,負(fù)載電阻影響輸出電流,但如果我們?cè)O(shè)置 R1 = R3 和 R2 R5 = R4,則方程簡(jiǎn)化為:
此處的輸出電流只是R3, R4和 R5的函數(shù)。如果有理想放大器,電阻容差將決定輸出電流的精度。
提示2:設(shè)置 RL = n × R5
為減少器件庫(kù)中的總電阻數(shù),請(qǐng)?jiān)O(shè)置 R1 = R2 = R3 = R4?,F(xiàn)在,公式1簡(jiǎn)化為:
如果R5 = RL,則公式進(jìn)一步簡(jiǎn)化為:
此處的輸出電流僅取決于電阻 R5。
某些情況下,輸入信號(hào)可能需要衰減。例如,在處理10 V輸入信號(hào)且 R5 = 100 Ω的情況下,輸出電流為100 mA。要獲得20 mA的輸出電流,請(qǐng)?jiān)O(shè)置R1 = R3 = 5R2 = 5R4?,F(xiàn)在,公式1簡(jiǎn)化為:
如果 RL = 5R5 = 500 Ω, 則:
提示3:R1/R2/R3/R4 的值較大
當(dāng)R1/R2/R3/R4 的值較大時(shí),可改進(jìn)電流精度 。大多數(shù)情況下,R1 = R2 = R3 = R4,但RL ≠ R5,因此輸出電流如公式3所示。例如,在R5 = 100 Ω 且RL = 500 Ω的情況下,圖2顯示電阻R1與電流精度之間的關(guān)系。要達(dá)到0.5%的電流精度,R1必須至少為40 kΩ。
圖2. R1 與輸出電流精度之間的關(guān)系
提示4:電阻容差影響電流精度
實(shí)際電阻從來都不是理想的,每個(gè)電阻都具有指定的容差。圖3顯示了示例電路,其中 R1 = R2 = R3 = R4 = 100 kΩ, R5 = 100 Ω, 而且RL = 500 Ω。在輸入電壓設(shè)置為0.1 V的情況下,輸出電流應(yīng)該為1 mA。
圖3.IOUT = 1 mA的示例電路
表1顯示由于不同電阻容差而導(dǎo)致的輸出電流誤差。
*最差情況輸出電流誤差(%)與電阻容差(%)
為達(dá)到0.5%的電流精度,請(qǐng)為R1/R2/R3/R4選擇0.01%的容差,為R5選擇0.1%的容差,為RL選擇5%的容差。0.01%容差的電阻成本昂貴,因此更好的選擇是使用集成差動(dòng)放大器(例如 AD8276, 它具有更好的電阻匹配,而且更加經(jīng)濟(jì)高效)。
在設(shè)計(jì)改進(jìn)型Howland電流源時(shí),需要選擇外部電阻,使得輸出電流不受負(fù)載電阻的影響。但是呢,電阻容差又會(huì)影響精度,所以必須在精度和成本之間權(quán)衡考慮。
此外,放大器的失調(diào)電壓和失調(diào)電流也會(huì)影響精度,務(wù)必查閱數(shù)據(jù)手冊(cè),確定放大器是否滿足電路要求。
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(mbbeetchina)
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