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简单，精确，双向电流源

文章：杰瑞斯斯蒂尔

用于接地载荷的双向电流源将始终在其结构中具有一些并发症。改进的Howland电流泵是此功能最常见的选择。

用于接地载荷的双向电流源将始终在其结构中具有一些并发症。改进的霍兰电流泵如图所示图1是此功能最常见的选择。霍兰需要仔细匹配的电阻或电阻网络。或者，您可以使用精密差分放大器，尽管可能需要一些修剪以获得必要的性能。

图1经典的改进霍姆被用于双向电流输出到接地负载。该电路需要严格的组件值选择和匹配，以实现高精度和性能。

电路如图所示图2，这是为了本文的目的，我们将呼叫简单的源，只需一个精密电阻即可完成相同的功能。在第一段中指出，总有一些并发症。在这种情况下，您需要添加一个隔离的双电源，易于和廉价地找到。

图2通过浮动输出级的电源，这种简单的电流源（简单源）电路通过单个电阻提供精度。独立的双输出DC到DC转换器可随时可用，因为您最喜欢的分销商网站的检查将显示。

电路如图所示图2描绘了具有简单MOSFET的OP放大器（如果您希望在输出上使用双极性），请将其视为OP放大器。反馈取自来自接地电阻的MOSFET源。您将注意到这一开始类似于用于提供电流源的经典单向运算放大器/ MOSFET组合。唯一的并发症是MOSFET上的浮动电源的需要，其中输出从供应的中心点击中取出。增益精度主要是单电流检测电阻在运算放大器以单位增益配置运行时的功能（尽管您将两个电阻添加到精度方程，但是也可以拍摄增益）。

随着精度效益，该电路提供了具有感应负载的更好的频率响应，因为负载不在反馈循环内，因为它与榴弹炮相同。输出MOSFET的（大多数）单侧传递函数将环路与负载隔离，至少直到超过动态范围。相比之下，随着带宽减小，改善的霍兰可能需要具有诱导负载的重金。

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请注意，简化的电路图2缺乏MOSFET的A / B偏向。这可能不是DC或低频应用的问题。实际的电路测试图3.包括V._GS.增加MOSFET的乘法器配置和用于A / B类偏置的一对电阻以消除交叉失真，因为它将用于测试瞬态响应。

图3.用于测试接地载荷电流源的实际电路。该电路包括VGS乘法器Q3，为高频瞬态响应测试提供所需的A / B偏置。Q1和Q2上的50Ω源电阻消除了快速过渡时的MOSFET振铃。

测试结果

自从你投入到它的漫长努力成比例以来，对准确性的准确性的准确性的考验是不公平的，这正是简单来源的重点。足以说，任一电路最终可以提供高精度，但是用简单来源有很大简化的任务。

精度测试是使用0.1％电阻的输出电流误差的曲线图_感觉。所有测试均针对高达+/- 10mA输出电流的性能。图4.描绘输出电流误差绘制反对输入电压。

图4.图3中电路的输出误差绘制在±10mA的范围内。

为了在驱动电感负载时显示该电路的益处，它与驱动50μH电感的两个电路进行比较。原理图图5.包括在内，以显示简单的源如何重新配置为霍兰电流源。在每种情况下，在与50μH电感器串联的1Ω非电阻电阻上观察到输出电流。

图5.测试电路以比较简单来源（顶部）与哈兰（底部）的动态响应。在r中观察到输出信号_测试。

两个电路都需要跨电感器的补偿网络，但出于不同的原因。在简单的源源的情况下，输出电容和负载电感需要缓冲器来控制振铃。啸叫还演示了振铃，其中大部分是由反馈回路中的电感引起的。使用方波输入，经验上进行补偿。在每种情况下，在电感器上以电阻开始并减小它直到平滑振动并振铃。然后引入电容并减少值直到过冲和振铃开始展示备份。

频率尽可能高，结果结果为200 kHz以获得有意义的比较。波形图6.对于霍兰表明，这实际上超出了这种频率的哈欠的极限。

图6.200 kHz平方波的跳频电流源驱动为±10mA，实际上超出了其频率响应的极限。四舍五入是消除过冲和响应所必需的补偿水平的结果。

图7.简单来源演示了体面的200 kHz方波性能，因为归纳负载不是反馈循环的一部分。补偿消除了由于输出电容效应而导致的振铃。

它可以变得更简单

在此情况下图2和3比你需要更复杂，你可以牺牲一些性能，你可以使用原理图图4.为了最简单的方法。在乍一看的明显考虑因素中，您现在正在移动运算放大器电源引脚，通过运算放大器的最小电源额定值来产生具有明显动态范围限制的输出。当使用CMOS运算放大器时，静态电流从轨到轨流动，几乎没有对输出精度的影响，但预计Bipolar运算放大器的百分之几。旁路可以是一个问题，尽管可以使用轨到轨旁路。作者使用该电路一段时间作为来自网络分析器的电流输出适配器，用于测量运算放大器的输出阻抗。它尚未在各种各样的运算放大器上进行测试，虽然许多人将在这里工作很好，但会有运算放大器，对此电路不适用。

注意模拟此电路。并非所有运算放大器SPICE模型正确模拟了电源引脚中的负载电流流量，这是模拟该电路的基本行为。

图8.这是最简单的实现该电流输出电路的实现，尽管它为较低输出阻抗和受限制的输出合规范围交易。此外，必须使用您选择的运算放大器进行验证，因为某些运算放大器由于浮动耗材而在该电路中可能不起作用（R._感觉除非您是冒险症，否则应限于>1kΩ。