理解電流源的順從輸出電壓范圍
許多人在我們的論壇詢問如何進(jìn)行各類電流源的設(shè)計(jì)——恒定電流、壓控電流、AC電流、大電流、小電流、有源電流源以及無源電流阱等。一篇博文不可能說清所有這些內(nèi)容。但是,我可以為您介紹一些基礎(chǔ)背景知識(shí),并為您提供一些獲取更多詳情的鏈接地址。重點(diǎn)是,電流源不可能在沒有必要電壓的情況下迫使電流流入負(fù)載。把某個(gè)電流源看作是一
許多人在我們的論壇詢問如何進(jìn)行各類電流源的設(shè)計(jì)——恒定電流、壓控電流、AC電流、大電流、小電流、有源電流源以及無源電流阱等。一篇博文不可能說清所有這些內(nèi)容。但是,我可以為您介紹一些基礎(chǔ)背景知識(shí),并為您提供一些獲取更多詳情的鏈接地址。重點(diǎn)是,電流源不可能在沒有必要電壓的情況下迫使電流流入負(fù)載。把某個(gè)電流源看作是一個(gè)電路,它對(duì)其輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié),以使預(yù)期電流流入負(fù)載。如果沒有10V的電壓,則您無法使10mA的電流流入1kΩ負(fù)載?;蛟S更加重要的是,在沒有形成1000V輸出的情況下,您無法使10mA的電流流入100kΩ負(fù)載。每過一段時(shí)間,就會(huì)有人問我們?nèi)绾问褂靡恍┖?jiǎn)單的運(yùn)算放大器電路,在沒有1000V運(yùn)算放大器甚至1000V電源的情況下完成上述不可能完成的任務(wù)。正如我的同事所言:“這是歐姆定律,而非歐姆建議。”這里的問題是,理解電流源的順從輸出電壓范圍。它是電路保持恒定電流的電壓范圍。我用圖1所示的電路作為示例(實(shí)際為一個(gè)電流阱)進(jìn)行說明一下,它是一款經(jīng)過無數(shù)工程師設(shè)計(jì)和改進(jìn)的電路。
使用REF1112分路調(diào)節(jié)器(像齊納二極管,但為低壓),在運(yùn)算放大器輸入端形成參考電壓。通過R2反饋重復(fù)形成相同的電壓。由于漏電流實(shí)際與源電流完全一樣,因此這樣便得到輸出電流。工程師們更喜歡“看圖片”,因此我鼓勵(lì)你們閱讀并理解該圖中的一些注釋。圖2所示圖形模擬顯示了這種電路的恒流輸出電壓范圍。電壓源Vs從0V上升至30V。在這種情況下,負(fù)載電壓VOUT與Vs相同,即為MOSFET漏極的電壓。需要注意的是,由于Vs從0V增加至1.2V,輸出電流Iout也穩(wěn)定上升。在這一范圍,其電壓并不足以實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)行。一旦Vs剛好達(dá)到1.2V以上,則電流以1.25mA預(yù)期值進(jìn)行調(diào)節(jié),從而保持30V恒定電壓。1.3V到30V為該電流阱的恒流輸出電壓范圍。模擬過程在30V時(shí)停止,即所選MOSFET的額定電壓。使用更高電壓的MOSFET和更高的電源電壓,會(huì)極大增加該電流阱的恒流輸出電壓范圍。
電流源電路的類型數(shù)不勝數(shù)。所有這些電流源電路都有其恒流輸出電壓范圍限制。仔細(xì)思考,小心操作,您就可以選擇正確的電流源類型,并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化,得到您需要的恒流輸出電壓范圍。