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利用恒定电流源实现可调恒流电路的设计

一、概述

在传感器的使用中，常要求电路提供出一个恒流源，比如为压力传感器的电桥提供恒流、为电阻式传感器提供恒流、其他热敏光敏传感器、偏置电路等。 这些电路在调试过程中，或者需要一个稳定的电压源，实现V/I转换，或者需要一个恒流源，但为了满足性能，需要恒流源输出进行微调，本文介绍2类基于恒流源与运放配合设计的，可以实现电流可调的电路。 但是这种可调仅限于调整的电流大于选定的恒流源，如果我们选择的恒流源能产生100uA的电流，那么调整只能是大于100uA。

二、电路解析

为计算方便，约定以下符号：

I：选定的恒流源电流;

Io: 电路输出的电流;

V+：运放正相输入端电压;

V-：运放负相输入端电压;

Vo: 运放输出端电压;

Va: 加到负载端的电压。

1. 恒流源在运放正相输入端

此类电路有两种，见图1。

(1)恒流源靠近电源端(负载靠近地端或负电源端)

见图1左所示，恒流源输入与电源相连，恒流源输出连到运放正相输入端，且通过N倍的电阻R1到A点，运放负相输入端与运放输出相连，且通过电阻R1连到A点。

由于运放输入阻抗近似无穷大，所以通过电阻NR1的电流就是恒流源的电流I;

(2)恒流源靠近地端或负电源端(负载靠近电源端)

见图1右所示，恒流源流向地或负电源，上端与运放正相输入相连，且通过N倍的电阻R1到A点，运放负相输入端与运放输出相连，且通过电阻R1连到A点。

由于运放输入阻抗近似无穷大，所以通过电阻NR1的电流就是恒流源的电流I;

以上两种电路可以得到以下计算过程：

得到输出电流的计算公式，以及电流方向，实际应用中可以通过电阻值的调节得到输出电流。

2. 恒流源在运放负相输入端

此类电路有两种，见图2。

(1)恒流源靠近电源端(负载靠近地端或负电源端)

见图2左所示，恒流源输入与电源相连，恒流源输出连到运放负相输入端，且通过N倍的电阻R1到运放输出，运放正相输入端与运放输出通过R1连接，且A点连到运放正相输入端。

由于运放输入阻抗近似无穷大，所以通过电阻NR1的电流就是恒流源的电流I;

(2)恒流源靠近地端或负电源端(负载靠近电源端)

见图2右所示，恒流源输出与地端或负电源端相连，上端连到运放负相输入端，且通过N倍的电阻R1到运放输出，运放正相输入端与运放输出通过R1连接，且A点连到运放正相输入端。

由于运放输入阻抗近似无穷大，所以通过电阻NR1的电流就是恒流源的电流I;

以上两种电路可以得到以下计算过程：

得到输出电流的计算公式，以及电流方向，输入的恒流源与输出的电流方向相反，在图2中箭头方向为实际方向，为正值，应用中可以通过电阻值的调节得到输出电流。

关键词： 传感器 电路设计 运放 恒定电流源 恒流电路