電流源架構(gòu)
　　設(shè)計電流源的方法有很多種。在研究雙運放拓?fù)渲?，我們先簡要回顧一下其他一些選項?！　∫环N有趣的方法是使用電壓調(diào)節(jié)器作為電流調(diào)節(jié)器：

　　LT3085 的應(yīng)用圖。圖片由Linear Devices (Analog Devices)提供　　另一種選擇是基于放大器的電路，我在之前關(guān)于如何設(shè)計簡單的壓控雙向電流源的文章中討論過該電路。基于放大器的電路隱約讓人想起雙運算放大器拓?fù)?，但其中一個放大器是儀表放大器而不是運算放大器。

　　電壓可編程電流源圖。圖片由Linear Devices (Analog Devices)提供　　最后，我們有Howland 電流泵，Sergio Franco 博士撰寫的 AAC 文章對此進行了全面分析。

　　雙運放拓?fù)?br>　　我在 Analog Devices 的舊應(yīng)用筆記中發(fā)現(xiàn)了這個電路，它被描述為“精密電流泵”。它產(chǎn)生與輸入電壓成正比的雙向輸出電流。　　這是原始電路圖：

　　精密電流泵示意圖。圖片由Analog Devices提供
　　我喜歡這條賽道的一些特點。首先，只需要兩種類型的組件：運算放大器和電阻器。
　　其次，運算放大器具有相同的部件號。確實，該電路使用兩個運算放大器，而 Howland 泵僅使用一個，但兩個運算放大器可以是完全相同的部件這一事實是有利的，因為您可以使用雙運算放大器 IC 封裝，從而最大限度地減少任何影響。第二個運算放大器需要額外的成本或電路板空間?！　〉谌?，五個電阻中的四個（R2、R3、R4、R5）可以具有相同的值，然后電壓-電流增益由一個電阻（R1）控制。 R2–R5 的值并不重要，因此您可以使電路適應(yīng)實驗室已有的組件或現(xiàn)有的 BOM。但請記住，更高精度的電阻器將產(chǎn)生更高精度的電流源。

　　第四，輸入電壓是差分的。這為您提供控制電壓的提供方式提供了一定的靈活性，并且允許您利用電路的雙向輸出電流功能，而無需生成延伸至地電位以下的控制電壓。
　　雙運放電流源的基本操作
　　我們將使用 LTspice 實現(xiàn)來幫助我們分析雙運算放大器電流源。
　　在這里，我使用 LTspice“理想單極運算放大器”。我最初用 OP-77 進行了嘗試，但模擬運行不正常。 OP-77 宏模型可能存在問題，因為我有另一個版本的電路，它使用 LT1001A 運算放大器并且可以正確模擬。
　　恒流源電路通常依賴于某種類型的反饋，使電壓源產(chǎn)生指定的電流，而不管負(fù)載電阻如何。 （您可以在我為顏色傳感器項目設(shè)計的電壓控制 LED 驅(qū)動器中看到一個簡單的示例。）
　　在雙運放電流泵中，U1 放大差分控制電壓，U2 配置為電壓跟隨器，用于感測負(fù)載兩端的電壓并將其反饋至輸入級?！　∩蠄D所示的電壓源配置可產(chǎn)生 +250 mV 至 –250 mV 范圍內(nèi)的差分輸入電壓。根據(jù)應(yīng)用筆記中提供的公式，輸出電流應(yīng)在 2.5 mA 至 –2.5 mA 之間變化，因為 A V = 1 且 R1 = 100 Ω，這正是我們所觀察到的：

　　對于該電路，您需要注意的一件事是 U1 輸出電壓。所有負(fù)載電流均來自U1。如果我們忽略流過反饋電阻R4并流入U2正輸入端的非常小的電流，則U1輸出端的電壓將等于I OUT乘以負(fù)載電阻與R1電阻之和。
　V_{OUT，U1}\approx \left（R_{LOAD}+R1\right）I_{OUT}
　　該電壓很容易超過運算放大器輸出級實際產(chǎn)生的電壓，特別是如果您使用 ±3 V 或 ±5 V 電源軌，而不是 ±12 V 或 ±15 V 模擬電源電壓，我相信后者更有效。過去常見。
　　由于這一限制，我認(rèn)為雙運放電流泵對于低負(fù)載電阻和/或小輸出電流的應(yīng)用來說是一個不錯的選擇。