導讀 :本文介紹如何選擇外部電阻以減少誤差。

　　運算放大器通常用于在工業(yè)流程控制、科學儀器和醫(yī)療設備等各種應用中產(chǎn)生高性能電流源。在壓力變送器和氣體探測器等工業(yè)應用中，這些電路廣泛應用于提供4-mA至20-mA或0-mA至20-mA的電流。

　　運算放大器通常用于在工業(yè)流程控制、科學儀器和醫(yī)療設備等各種應用中產(chǎn)生高性能電流源?！赌M對話》1967年第1卷第1期上發(fā)表的“ 單放大器電流源”介紹了幾種電流源電路，它們可以提供通過浮動負載或接地負載的恒流。在壓力變送器和氣體探測器等工業(yè)應用中，這些電路廣泛應用于提供4-mA至20-mA或0-mA至20-mA的電流。

　　改進型Howland電流源非常受歡迎，因為它可以驅(qū)動接地負載。允許相對較高電流的晶體管可以用MOSFET取代，以便達到更高的電流。對于低成本、低電流應用，可以去除晶體管，如《模擬對話》2009年第43卷第3期“ 精密電流源的心臟：差動放大器”所述。

　　這種電流源的取決于放大器和電阻。本文介紹如何選擇外部電阻以減少誤差。

　　通過對改進型Howland電流源進行分析，可以得出傳遞函數(shù)：

　?。?）

　　提示1:設置R2 + R5 = R4

　　在公式1中，負載電阻影響輸出電流，但如果我們設置R1 = R3和R2 + R5 = R4, 則方程簡化為：

　　（2）

　　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。

　　提示2:設置RL = n × R5

　　為減少器件庫中的總電阻數(shù)，請設置R1 = R2 = R3 = R4.現(xiàn)在，公式1簡化為：

　?。?）

　　如果R5 = RL,則公式進一步簡化為：

　?。?）

　　此處的輸出電流僅取決于電阻R5.

　　某些情況下，輸入信號可能需要衰減。例如，在處理10 V輸入信號且R5 = 100 Ω的情況下，輸出電流為100 mA.要獲得20 mA的輸出電流，請設置R1 = R3 = 5R2 = 5R4.現(xiàn)在，公式1簡化為：

　　如果RL = 5R5 = 500 Ω，則：

　?。?）

　　提示3:R1/R2/R3/R4的值較大，可以改進電流

　　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，電阻R1與電流之間的關系。要達到0.5%的電流，R1必須至少為40 kΩ。

　　提示4:電阻容差影響電流

　　實際電阻從來都不是理想的，每個電阻都具有指定的容差。顯示了示例電路，其中R1 = R2 = R3 = R4 = 100 kΩ，R5 = 100 Ω，而且RL = 500 Ω。在輸入電壓設置為0.1 V的情況下，輸出電流應該為1 mA.表1顯示由于不同電阻容差而導致的輸出電流誤差。為達到0.5%的電流，請為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放大器（例如 AD8276,它具有更好的電阻匹配，而且更加經(jīng)濟高效。

　　 IOUT= 1 mA的示例電路。

　　結(jié)論

　　在設計改進型Howland電流源時，需要選擇外部電阻，使得輸出電流不受負載電阻的影響。電阻容差會影響，必須在和成本之間權衡考慮。放大器的失調(diào)電壓和失調(diào)電流也會影響。請查閱數(shù)據(jù)手冊，確定放大器是否滿足電路要求?？梢允褂?Multisim 進行仿真，了確這些規(guī)格對產(chǎn)生的影響。集成差動放大器具有較低的失調(diào)電壓、失調(diào)電壓漂移、增益誤差和增益漂移，可以經(jīng)濟高效地 實現(xiàn)穩(wěn)定的電流源。