【導讀】許多過程控製傳感器
，例如熱敏電阻和應變計電橋，都需要的偏置電流。通過添加單個電流設置電阻器 R 1，您可以配置電壓參考電路 IC 1 以產生恒定且的電流源（圖 1 ）。然而
，信號源的誤差取決於 R 1 和 IC 1的精度 ，並影響測量精度和分辨率。盡管您可以指定精度超過常用電壓基準 IC 精(jing)度(du)的(de)高(gao)精(jing)度(du)電(dian)阻(zu)

，但(dan)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)的(de)誤(wu)差(cha)決(jue)定(ding)了(le)該(gai)電(dian)流(liu)源(yuan)的(de)精(jing)度(du)。盡(jin)管(guan)製(zhi)造(zao)商(shang)限(xian)度(du)地(di)降(jiang)低(di)了(le)電(dian)壓(ya)基(ji)準(zhun)的(de)溫(wen)度(du)敏(min)感(gan)性(xing)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)誤(wu)差(cha)
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，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)必(bi)須(xu)在(zai)較(jiao)寬(kuan)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)內(nei)運(yun)行(xing)的(de)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)中(zhong)。

許多過程控製傳感器，例如熱敏電阻和應變計電橋，都需要的偏置電流。通過添加單個電流設置電阻器 R 1，您可以配置電壓參考電路 IC 1 以產生恒定且的電流源（圖 1 ）。然而，信號源的誤差取決於 R 1 和 IC 1的精度 ，並影響測量精度和分辨率。盡管您可以指定精度超過常用電壓基準 IC 精(jing)度(du)的(de)高(gao)精(jing)度(du)電(dian)阻(zu)，但(dan)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)的(de)誤(wu)差(cha)決(jue)定(ding)了(le)該(gai)電(dian)流(liu)源(yuan)的(de)精(jing)度(du)。盡(jin)管(guan)製(zhi)造(zao)商(shang)限(xian)度(du)地(di)降(jiang)低(di)了(le)電(dian)壓(ya)基(ji)準(zhun)的(de)溫(wen)度(du)敏(min)感(gan)性(xing)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)誤(wu)差(cha)
，但(dan)對(dui)電(dian)源(yuan)變(bian)化(hua)的(de)敏(min)感(gan)性(xing)可(ke)能(neng)會(hui)影(ying)響(xiang)其(qi)精(jing)度(du)，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)必(bi)須(xu)在(zai)較(jiao)寬(kuan)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)內(nei)運(yun)行(xing)的(de)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)中(zhong)。

圖 1 一對共源共柵連接的 JFET 可降低電源電壓波動對電流源精度的影響。

一對共源共柵連接的 JFET Q 1 和 Q 2形成恒流源，限度地降低參考電路對電源電壓波動的敏感度
，並將 IC 1的工作電壓擴展至超過其 5.5V 額定值。此外，Q 1 和Q 2 有效地將電流源的等效電阻從幾兆歐增加到幾乎千兆歐範圍。在電路的諾頓模型中，等效電阻代表理想電流源上的並聯電阻。

當柵源偏置電壓為 0V 時
，N 溝道 JFET 在飽和漏極電流下作為耗盡型器件運行。與需要柵極偏置電壓才能導通的耗盡型 MOSFET 不同
，JFET 在默認導通狀態下工作，需要柵極偏置電壓來切斷導通。當其柵源電壓相對於源極變得更負時，JFET 的漏極電流在夾斷電壓處變為零。 JFET 的漏極電流大致隨其柵極偏壓變化： I D ≈I DSS ×(1+V GS /V P ) 2，其中 I D 為漏極電流，I DSS 為飽和漏極電流，V GS 為柵極至柵極電壓。 -源電壓，V P 是夾斷電壓。

假設IC 1的輸出電壓V REF保持恒定在1.8V。由於輸出電壓驅動Q 2的柵極，因此IC 1的輸入電壓V IN等於V REF –V GS(Q2)，即1.8V–(–1.2V)=3V。因此，Q 2的柵源電壓保持在其1.2V的標稱夾斷電壓，並且隨著電流源的微小變化而同步變化。當電源電壓從 3V 變化到 30V 以上時
，輸入電壓幾乎保持恒定，正如您所期望的，因為 V REF 也保持恒定。共源共柵 FET 配置使電流源的諾頓等效電阻超過了電壓基準和單獨的 R 1 的電阻 。您可以使用單個 JFET，但堆疊兩個 JFET 可以進一步增強電路的有效阻抗。請注意，IC 1 不會降低精度，因為 JFET 使 IC 1的輸入電壓幾乎保持恒定，並且 IC 1 有效地消除了初始柵源電壓變化以及 Q 1 和 Q 2 引入的溫度影響。

由V IN、V REF和V GS(Q2)組成的基爾霍夫電壓環路中的負反饋允許漏極電流達到滿足Q 2傳輸方程的 平衡偏置點。 Q 2的漏極電流由 (V REF /R 1 ) 加上 IC 1的內部“內務”電流 I GND之和組成，保持恒定。添加 Q 1可以將 Q 2輸出阻抗 的影響降低到微不足道的程度。調整 R 1的值 可在 200 ?A 至 5 mA 的有用範圍內改變電路的輸出電流，其中 Q 2的飽和漏極電流規格規定了上限。如果您選擇具有較高飽和漏極電流的 JFET，請確保不超過 Q 1的功耗。

請注意，電路的電源電壓下限必須超過電路的順從電壓 3V 加上傳感器引入的壓降：I SOURCE ×R 2。電路的電源電壓上限不得超過I SOURCE ×R 2 +30V。例如

，向 1kΩ 壓力傳感器橋 R 2提供 2.5mA 的電流
，將電源電壓範圍限製為 5.5 至 32.5V。該電路的輸出電流在很寬的電源電壓範圍內變化小於 1 A（圖 2 ）。

圖 2 將 R 1設置 為 1 kΩ

、750Ω 和 510Ω 的值可提供大約 1.8、2.5 和 3.6 mA 的輸出電流，這些電流對寬範圍的電源電壓不敏感。

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