恒流源在各種測量電子電路和傳感器電子電路中應用廣泛，是開關電源

、信(xin)號(hao)檢(jian)測(ce)和(he)功(gong)率(lv)放(fang)大(da)等(deng)場(chang)合(he)中(zhong)不(bu)可(ke)替(ti)代(dai)的(de)測(ce)試(shi)單(dan)元(yuan)。微(wei)安(an)級(ji)數(shu)控(kong)恒(heng)流(liu)源(yuan)更(geng)是(shi)廣(guang)泛(fan)地(di)應(ying)用(yong)於(yu)智(zhi)能(neng)儀(yi)器(qi)和(he)先(xian)進(jin)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)中(zhong)。與(yu)一(yi)般(ban)的(de)恒(heng)流(liu)源(yuan)電(dian)路(lu)相(xiang)比(bi)
，微(wei)安(an)級(ji)恒(heng)流(liu)源(yuan)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)小(xiao)，更(geng)易(yi)受(shou)到(dao)電(dian)路(lu)中(zhong)紋(wen)波(bo)和(he)噪(zao)聲(sheng)的(de)影(ying)響(xiang)
，在(zai)器(qi)件(jian)選(xuan)擇(ze)和(he)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)方(fang)麵(mian)尤(you)其(qi)要(yao)注(zhu)意(yi)高(gao)精(jing)度(du)和(he)高(gao)阻(zu)抗(kang)。正(zheng)是(shi)由(you)於(yu)這(zhe)些(xie)特(te)點(dian)
，微(wei)安(an)級(ji)恒(heng)流(liu)源(yuan)的(de)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)與(yu)普(pu)通(tong)的(de)恒(heng)流(liu)源(yuan)電(dian)路(lu)有(you)所(suo)區(qu)別(bie)。

微安級數控恒流源的一般設計方法

雖然恒流源的電路形式各種各樣
，但是其電路結構基本一樣，都是基於閉環反饋的思想
，反饋的形式主要有晶體管反饋、場效應管反饋、並聯穩壓器反饋、運算放大器反饋等。數控恒流源的一般結構框圖如圖1所示
，根據所需的恒流電路的電流值，係統首先通過微處理器計算出對應的電壓值，由DA轉換環節輸出電壓，經過濾波電路的處理，和誤差放大
、功率放大
、電流檢測比較放大以及電壓電流轉換等環節，在負載電阻所在回路輸出恒定的電流。

圖1：數控電流源的一般結構框圖

jingmidehengliuyuandianluduoshishiyongyunsuanfangdaqizuoweifufankuidewuchafangdaqi，yijingtiguanhuochangxiaoyingguanzuoweigonglvfangdaqijian，congerxingchengbihuanfankuidianlu。weianjihengliuyuandianludeshejiyeshijiyuzhezhongbihuanfankuidesixiang，suobutongdeshiyouyuzaigonglvfangdahuanjieshiyongdejingtiguanhuochangxiaoyingguandouyoushuweianhuozheshushiweiandeloudianliu
，huiyingxiangdianludejingdu

，yuanchaoguoweianjidianlusuoyunxudewuchafanwei。eryibanyunfangdeshuchudaizainenglidounengdadaoshuhaoanhuozheshushihaoan
，nengmanzuweianjihengliuyuandianlusuoxudeshuchuyaoqiu。yincizaiweianjihengliuyuanzhongwuxucaiyonggonglvfangdaqijian，erzhijieshiyongyunfangxiangfuzaidianzushuchudianliu。jiyunfangjiqidaowuchafangdaqidezuoyong
，youqidaogonglvfangdaqidezuoyong。rucishejibujinnengmanzuyaoqiu
，yenengjianxiaoyouyugonglvfangdayinqidewuchahegonglvsunhao
，tigaodianludejingduhexiaolv。

圖2：典型的微安級恒流源電路

圖2所示為典型的微安級恒流源電路。DA轉換器輸出給定電壓後，經R1和C1組成的低通濾波器送入運放同相輸入端

，運放輸出端接負載，電流采樣電阻R3將輸出電流轉換為電壓，進入運放的反向輸入端構成負反饋。圖中R3為采樣電阻，需采用初始精度高、溫度漂移係數低的精密電阻。

下麵舉例說明元器件參數的選擇，如需要設計0～10 μA的數控電流源，所選DA轉換器的參考電壓為2．5V，即DA轉換器的最大輸出電壓Vmax為2．5V，在此電路中
，應該對應最大的輸出電流Imax為10 μA
，根據運放“虛短虛斷”的原則
，R3的值應由式(1)確定。

因此R3應取250k Ω。

差分電路在微安級恒流源電路中的應用

圖2所示的微安級恒流源電路
，簡單可靠，但存在兩個問題。a．運放反向輸入端的偏置電流會影響電路的精度，尤其是對於微安級的電路影響很大。因此必須選用偏置電流較小的運放，如FET型的運放。b．在zai此ci電dian路lu中zhong，負fu載zai沒mei有you共gong地di。由you於yu在zai地di線xian上shang串chuan入ru了le電dian阻zu
，流liu入ru地di電dian平ping的de電dian流liu將jiang在zai取qu樣yang電dian阻zu上shang產chan生sheng電dian壓ya，此ci電dian壓ya將jiang以yi地di電dian平ping噪zao聲sheng的de形xing式shi出chu現xian在zai係xi統tong的de所suo有you地di節jie點dian上shang，這zhe樣yang將jiang嚴yan重zhong影ying響xiang模mo擬ni電dian路lu的de精jing度du甚shen至zhi會hui導dao致zhi係xi統tong數shu字zi電dian路lu的de誤wu動dong作zuo。

為了使電路的應用更為廣泛，可以采用圖3所示的電路結構。

圖3：差分放大型微安級恒流源電路

此(ci)電(dian)路(lu)通(tong)過(guo)差(cha)分(fen)放(fang)大(da)器(qi)的(de)拓(tuo)撲(pu)形(xing)式(shi)解(jie)決(jue)了(le)恒(heng)流(liu)源(yuan)負(fu)載(zai)不(bu)共(gong)地(di)的(de)問(wen)題(ti)，負(fu)載(zai)是(shi)接(jie)在(zai)輸(shu)出(chu)與(yu)地(di)線(xian)之(zhi)間(jian)。在(zai)此(ci)電(dian)路(lu)中(zhong)，由(you)於(yu)采(cai)用(yong)了(le)差(cha)分(fen)結(jie)構(gou)
，因(yin)此(ci)需(xu)慎(shen)重(zhong)選(xuan)擇(ze)電(dian)阻(zu)，其(qi)中(zhong)Rl和R2，R3和R4
，R5和R6分別相等，如果這三對電阻選得不對稱
，將會嚴重影響輸出電流的精度。通過運放“虛短虛斷”的原則，可以計算出在此電路中DA轉換器輸出lV的電壓對應恒流源電路的輸出電流為10 μA。

運用儀表放大器設計微安級恒流源電路

chafenfangdaxingdianlusuiranjiejuelehengliuyuanfuzaibugongdidewenti，dandianlujiegoujiaofuza

，erqieyouyushiyonglesanduidazuzhijingmidianzu
，qijiannanyigoumai
，shidedianludechengbendadatigao，tongyongxingjiangdi。danshi，keyijiyushangshudianlusixiang，yunyongxinxingyunsuanfangdaqishejichujiandanlianjiadegaojingmiweianjishukonghengliuyuan。tu4所示電路是采用儀表放大器INAll8結合運放設計出的高精密微安級數控恒流源。

圖4：運用儀表放大器構建的微安級恒流源電路

INAll8是美國B-B公司生產的精密儀表放大器，具有精度高和共模抑製比高的優點，適合對微小信號進行不失真的放大。INAll8由三個運算放大器組成差分放大結構，其內部結構圖如圖5所示。

圖5：儀表放大器INA118的內部結構圖

其中運放A1、A2的作用是為了提高放大器的輸入阻抗和提供放大(其放大倍數由Rg決定)，Al、A2分別對Vin-和Vin+進行電壓跟隨，A3和4個60k Ω的電阻組成差分放大器。

在圖4所示電路中，根據運放“虛短虛斷”的原則，負載電阻R2上流過的電流值由式(2)計算得出。

電路中Rg的穩定性和溫度漂移對增益有影響，應采用高精度、低噪聲的金屬膜電阻，OPA盡量采用高阻抗運算放大器
，以減小偏置電流所帶來的誤差。如選用普通的運放OPAl77，Ib的誤差達到±15nA；選用高速精密運放OPA602，Ih的誤差降為±1pA；選用靜電計級運放OPAl28，Ih的誤差僅為±75fA。

INA118通tong過guo內nei部bu集ji成cheng的de六liu個ge精jing密mi電dian阻zu與yu運yun放fang組zu成cheng差cha分fen放fang大da結jie構gou，解jie決jue了le元yuan器qi件jian選xuan擇ze困kun難nan，電dian路lu成cheng本ben高gao的de問wen題ti。整zheng個ge電dian路lu結jie構gou也ye解jie決jue了le恒heng流liu源yuan負fu載zai不bu共gong地di的de問wen題ti

，在zai微wei弱ruo信xin號hao采cai集ji和he處chu理li等deng實shi際ji工gong程cheng應ying用yong中zhong具ju有you較jiao高gao的de實shi用yong價jia值zhi。