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运放的恒流源电路总结

运放(operaTIONal amplifier)能对信号进行数学运算的放大电路。它曾是模拟计算机的基础部件,采用集成电路工艺制做的运算放大器,除保持了原有的很高的增益和输入阻抗的特点之外,还具有精巧、廉价和可灵活使用等优点,因而在有源滤波器、开关电容电路、数-模和模-数转换器、直流信号放大、波形的产生和变换,以及信号处理等方面得到十分广泛的应用。

  电流源给定的电流,此线路通电流为定值,与你的负载阻值没有关系。

  电流源的内阻相对负载阻抗很大,负载阻抗波动不会改变电流大小。在电流源回路中串联电阻无意义,因为它不会改变负载的电流,也不会改变负载上的电压。在原理图上这类电阻应简化掉。负载阻抗只有并联在电流源上才有意义,与内阻是分流关系。

  由于内阻等多方面的原因,理想电流源在真实世界是不存在的,但这样一个模型对于电路分析是十分有价值的。实际上,如果一个电流源在电压变化时,电流的波动不明显,我们通常就假定它是一个理想电流源。 

三极管和运放构成的几种恒流源电路分析

这几种电路都可以在负载电阻RL上获得恒流输出

  第一种由于RL浮地,一般很少用

  第二种RL是虚地,也不大使用

  第三种虽然RL浮地,但是RL一端接正电源端,比较常用

  第四种是正反馈平衡式,是由于负载RL接地而受到人们的喜爱

  第五种和第四种原理相同,只是扩大了电流的输出能力,人们在使用中常常把电阻R2取的比负载RL大的多,而省略了跟随器运放,是建立在正负反馈平衡的基础上的,如果由于电阻的误差而失去平衡,会影响恒流输出特性,也就是说,输出电流会随负载变化

详细分析第四种电路

恒流前提条件:当电阻R1/R2 = R3/R4 ,且运放工作在线性区域,Vo' = 2Vin'时,Iout  =  Vin / R6公式才成立。

 

 

当R5继续增大,至运放接近饱和时,Vo'不再等于2Vin',此时Iout  =  Vin / R6公式不成立,电流开始减小

 

R5继续增大,运放已经饱和了,电流进一步减小

 

R5继续增大,电流继续减小

 

 

 

 注意最后两张图,电位器R5分别调至74%和100%时,两种状态下的Vo'值是一样,说明已经达到饱和状态。

此时发现该运放有个缺点了,运放是9V供电,而饱和输出是7.5V,说明该运放不是轨到轨的,

所以这里为什么一开始不将VCC设置为5V了,设置为5V很快就进入饱和,如果还想让电路保持恒流,可以将9V供电继续抬高。

抬高运放供电不是不可以,就会引入成本上的代价了,需要更高的电源来供电,输出电压Vo电平也被抬高,就很难与现在的TTL电平进行匹配了。

 

总结:

(1)、理想状态下,分析出电流 Iout = Vin/ R6 。

(2)、运放在线性区域时,理论值和实际值电流一致,精度高。

(3)、在恒流前提下,电阻可调节的范围稍微大点。

 

 以下是两张细节运算的草稿图

 有些计算来源于网上,主要是想大家讨论双运放组成的恒流电路的额优缺点,精度咋样

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miky1188
LV.6
2
2021-10-24 21:19

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2021-10-25 09:07
@miky1188
赞。。。字数补丁

这个电路实际没用过,根据计算的话,如果电阻阻值精度不高的话,达不到R1/R2 = R3/R4 ,且运放工作在线性区域,Vo' = 2Vin'时,Iout  =  Vin / R6公式才成立。精度应该不高

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