恒流源在各種測量電子電路和傳感器電子電路中應用廣泛
，是開關電源、信xin號hao檢jian測ce和he功gong率lv放fang大da等deng場chang合he中zhong不bu可ke替ti代dai的de測ce試shi單dan元yuan。微wei安an級ji數shu控kong恒heng流liu源yuan更geng是shi廣guang泛fan地di應ying用yong於yu智zhi能neng儀yi器qi和he先xian進jin檢jian測ce技ji術shu中zhong。與yu一yi般ban的de恒heng流liu源yuan電dian路lu相xiang比bi，微wei安an級ji恒heng流liu源yuan輸shu出chu電dian流liu小xiao，更geng易yi受shou到dao電dian路lu中zhong紋wen波bo和he噪zao聲sheng的de影ying響xiang，在zai器qi件jian選xuan擇ze和he電dian路lu設she計ji方fang麵mian尤you其qi要yao注zhu意yi高gao精jing度du和he高gao阻zu抗kang。正zheng是shi由you於yu這zhe些xie特te點dian，微wei安an級ji恒heng流liu源yuan的de電dian路lu設she計ji方fang法fa與yu普pu通tong的de恒heng流liu源yuan電dian路lu有you所suo區qu別bie。

微安級數控恒流源的一般設計方法

雖然恒流源的電路形式各種各樣
，但是其電路結構基本一樣，都是基於閉環反饋的思想，反饋的形式主要有晶體管反饋、場效應管反饋、並聯穩壓器反饋、運算放大器反饋等。數控恒流源的一般結構框圖如圖1所示，根據所需的恒流電路的電流值，係統首先通過微處理器計算出對應的電壓值，由DA轉換環節輸出電壓，經過濾波電路的處理，和誤差放大
、功率放大、電流檢測比較放大以及電壓電流轉換等環節，在負載電阻所在回路輸出恒定的電流。

圖1：數控電流源的一般結構框圖

精jing密mi的de恒heng流liu源yuan電dian路lu多duo是shi使shi用yong運yun算suan放fang大da器qi作zuo為wei負fu反fan饋kui的de誤wu差cha放fang大da器qi
，以yi晶jing體ti管guan或huo場chang效xiao應ying管guan作zuo為wei功gong率lv放fang大da器qi件jian，從cong而er形xing成cheng閉bi環huan反fan饋kui電dian路lu。微wei安an級ji恒heng流liu源yuan電dian路lu的de設she計ji也ye是shi基ji於yu這zhe種zhong閉bi環huan反fan饋kui的de思si想xiang
，所suo不bu同tong的de是shi由you於yu在zai功gong率lv放fang大da環huan節jie使shi用yong的de晶jing體ti管guan或huo場chang效xiao應ying管guan都dou有you數shu微wei安an或huo者zhe數shu十shi微wei安an的de漏lou電dian流liu，會hui影ying響xiang電dian路lu的de精jing度du，遠yuan超chao過guo微wei安an級ji電dian路lu所suo允yun許xu的de誤wu差cha範fan圍wei。而er一yi般ban運yun放fang的de輸shu出chu帶dai載zai能neng力li都dou能neng達da到dao數shu毫hao安an或huo者zhe數shu十shi毫hao安an
，能neng滿man足zu微wei安an級ji恒heng流liu源yuan電dian路lu所suo需xu的de輸shu出chu要yao求qiu。因yin此ci在zai微wei安an級ji恒heng流liu源yuan中zhong無wu需xu采cai用yong功gong率lv放fang大da器qi件jian，而er直zhi接jie使shi用yong運yun放fang向xiang負fu載zai電dian阻zu輸shu出chu電dian流liu。即ji運yun放fang既ji起qi到dao誤wu差cha放fang大da器qi的de作zuo用yong
，又you起qi到dao功gong率lv放fang大da器qi的de作zuo用yong。如ru此ci設she計ji不bu僅jin能neng滿man足zu要yao求qiu
，也ye能neng減jian小xiao由you於yu功gong率lv放fang大da引yin起qi的de誤wu差cha和he功gong率lv損sun耗hao，提ti高gao電dian路lu的de精jing度du和he效xiao率lv。

圖2：典型的微安級恒流源電路

圖2所示為典型的微安級恒流源電路。DA轉換器輸出給定電壓後，經R1和C1組成的低通濾波器送入運放同相輸入端
，運放輸出端接負載，電流采樣電阻R3將輸出電流轉換為電壓，進入運放的反向輸入端構成負反饋。圖中R3為采樣電阻，需采用初始精度高、溫度漂移係數低的精密電阻。

下麵舉例說明元器件參數的選擇

，如需要設計0～10 μA的數控電流源，所選DA轉換器的參考電壓為2．5V
，即DA轉換器的最大輸出電壓Vmax為2．5V，在此電路中
，應該對應最大的輸出電流Imax為10 μA
，根據運放“虛短虛斷”的原則
，R3的值應由式(1)確定。

因此R3應取250k Ω。

差分電路在微安級恒流源電路中的應用

圖2所示的微安級恒流源電路
，簡單可靠
，但存在兩個問題。a．運放反向輸入端的偏置電流會影響電路的精度
，尤其是對於微安級的電路影響很大。因此必須選用偏置電流較小的運放，如FET型的運放。b．在(zai)此(ci)電(dian)路(lu)中(zhong)，負(fu)載(zai)沒(mei)有(you)共(gong)地(di)。由(you)於(yu)在(zai)地(di)線(xian)上(shang)串(chuan)入(ru)了(le)電(dian)阻(zu)，流(liu)入(ru)地(di)電(dian)平(ping)的(de)電(dian)流(liu)將(jiang)在(zai)取(qu)樣(yang)電(dian)阻(zu)上(shang)產(chan)生(sheng)電(dian)壓(ya)，此(ci)電(dian)壓(ya)將(jiang)以(yi)地(di)電(dian)平(ping)噪(zao)聲(sheng)的(de)形(xing)式(shi)出(chu)現(xian)在(zai)係(xi)統(tong)的(de)所(suo)有(you)地(di)節(jie)點(dian)上(shang)，這(zhe)樣(yang)將(jiang)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)的(de)精(jing)度(du)甚(shen)至(zhi)會(hui)導(dao)致(zhi)係(xi)統(tong)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)的(de)誤(wu)動(dong)作(zuo)。

為了使電路的應用更為廣泛
，可以采用圖3所示的電路結構。

圖3：差分放大型微安級恒流源電路

此ci電dian路lu通tong過guo差cha分fen放fang大da器qi的de拓tuo撲pu形xing式shi解jie決jue了le恒heng流liu源yuan負fu載zai不bu共gong地di的de問wen題ti，負fu載zai是shi接jie在zai輸shu出chu與yu地di線xian之zhi間jian。在zai此ci電dian路lu中zhong，由you於yu采cai用yong了le差cha分fen結jie構gou
，因yin此ci需xu慎shen重zhong選xuan擇ze電dian阻zu，其qi中zhongRl和R2，R3和R4
，R5和R6分別相等，如果這三對電阻選得不對稱，將會嚴重影響輸出電流的精度。通過運放“虛短虛斷”的原則，可以計算出在此電路中DA轉換器輸出lV的電壓對應恒流源電路的輸出電流為10 μA。

運用儀表放大器設計微安級恒流源電路

chafenfangdaxingdianlusuiranjiejuelehengliuyuanfuzaibugongdidewenti，dandianlujiegoujiaofuza
，erqieyouyushiyonglesanduidazuzhijingmidianzu，qijiannanyigoumai，shidedianludechengbendadatigao
，tongyongxingjiangdi。danshi，keyijiyushangshudianlusixiang
，yunyongxinxingyunsuanfangdaqishejichujiandanlianjiadegaojingmiweianjishukonghengliuyuan。tu4所示電路是采用儀表放大器INAll8結合運放設計出的高精密微安級數控恒流源。

圖4：運用儀表放大器構建的微安級恒流源電路

INAll8是美國B-B公司生產的精密儀表放大器
，具有精度高和共模抑製比高的優點
，適合對微小信號進行不失真的放大。INAll8由三個運算放大器組成差分放大結構

，其內部結構圖如圖5所示。

圖5：儀表放大器INA118的內部結構圖

其中運放A1、A2的作用是為了提高放大器的輸入阻抗和提供放大(其放大倍數由Rg決定)，Al
、A2分別對Vin-和Vin+進行電壓跟隨，A3和4個60k Ω的電阻組成差分放大器。

在圖4所示電路中，根據運放“虛短虛斷”的原則，負載電阻R2上流過的電流值由式(2)計算得出。

電路中Rg的穩定性和溫度漂移對增益有影響，應采用高精度

、低噪聲的金屬膜電阻，OPA盡量采用高阻抗運算放大器，以減小偏置電流所帶來的誤差。如選用普通的運放OPAl77，Ib的誤差達到±15nA；選用高速精密運放OPA602
，Ih的誤差降為±1pA；選用靜電計級運放OPAl28，Ih的誤差僅為±75fA。

INA118通tong過guo內nei部bu集ji成cheng的de六liu個ge精jing密mi電dian阻zu與yu運yun放fang組zu成cheng差cha分fen放fang大da結jie構gou

，解jie決jue了le元yuan器qi件jian選xuan擇ze困kun難nan，電dian路lu成cheng本ben高gao的de問wen題ti。整zheng個ge電dian路lu結jie構gou也ye解jie決jue了le恒heng流liu源yuan負fu載zai不bu共gong地di的de問wen題ti，在zai微wei弱ruo信xin號hao采cai集ji和he處chu理li等deng實shi際ji工gong程cheng應ying用yong中zhong具ju有you較jiao高gao的de實shi用yong價jia值zhi。