几个简单的电路
0~50℃温度范围，0~6V电压范围内扫描
第一种电路
（温度扫描）ΔIS大约为0.64μA.
（电压扫描）ΔIS大约为10μA.
第二种电路
（温度扫描）ΔIS大约为0.36μA.
（电压扫描）ΔIS大约为42μA.
第三种电路
（温度扫描）ΔIS大约为0.24μA.
（电压扫描）ΔIS大约为3.2μA.
6种最常用恒流源电路的分析与比较 恒流电路有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源，也需要输入阻抗为无限大的恒流源，以下是几种单极性恒流电路： 类型1： 特征：使用运放，高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs
类型2： 特征：使用并联稳压器，简单且高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：根据Vref不同（1.25V或2.5V） 类型3： 特征：使用晶体管，简单，低精度 输出电流：Iout=Vbe/Rs 检测电压：约0.6V
类型4： 特征：减少类型3的Vbe的温度变化，低、中等精度，低电压检测 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：约0.1V～0.6V
类型5： 特征：使用JEFT，超低噪声 输出电流：由JEFT决定 检测电压：与JEFT有关 其中类型1为基本电路，工作时，输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压 Vs(Vs=Rs×Iout)相等，如图5所示， 图5 注：Is=IB+Iout=Iout(1+1/h FE)其中1/h FE为误差 若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差，当这种情况不允许时，可采用图6所示那样采用FET管
图6 Is=Iout-I G 类型2，这是使用运放与Vref（2.5V）一体化的并联稳压器电路，由于这种电路的Vref高达2.5V，所以电源利用范围较窄 类型3，这是用晶体管代替运放的电路，由于使用晶体管的Vbe（约0.6V）替代Vref的电路，因此，Vbe的温度变化毫无改变地呈现在输出中，从而的不到期望的精度 类型4，这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路，由于检测电压也低于0.1V左右，应此，电源利用范围很宽 类型5，这是利用J-FET的电路，改变R gs 可使输出电流达到漏极饱和电流I DSS，由于噪声也很小，因此，在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值，在该电路中不接R GS，则电流值变成I DSS，这样，J-FET接成二极管形式就变成了“恒流二极管” 以上电路都是电流吸收型电路，但除了类型2以外，若改变Vref极性与使用的半导体元件，则可以变成电流吐出型电路。
几种简单的恒流源电路 恒流电路应用的范围很广，下面介绍几种由常用集成块组成的恒流电路。 1.由7805组成的恒流电路，电路图如下图1所示： 电流I＝Ig＋VOUT/R，Ig的电流相对于Io是不能忽略的，且随Vout，Vin及环境温度的变化而变化，所以 这个电路在精度要求有些高的场合不适用。 2.由LM317组成的恒流电路如图2所示，I＝Iadj＋Vref/R
串并联电路电流的特点练习 1、如图甲所示，小强用电流表探究串联电路中的电流关系，他分别用电流表测电路中A、B、C三处的电流，得知I A＝0.2A，则I B＝_______，I C＝_______，他实验的结论是_____ 。 （2）如图乙所示，L1、L2是______联的。若要测量通过L1的电流，应把电流表接在_____点上；测量L2时，电流表应接在______点上；若要测干路电流应把电流表接在_____或______点上。请在图中标出三只电流表的正、负接线柱。 甲乙 （3）按图甲把丙图用笔画线代替导线连接起来， （4）按图乙把丁图用笔画线代替导线连接起来。 丙丁 2、如图所示：如果A1的示数为0.9A，A3的示数为0.4A，则通过L1的电流是______，通过L2的电流是______，通过干路的电流是_______。 3、有一种节日小彩灯上串联着20只小灯泡，如果电源插头处的电流为200mA，则通过小灯泡的电流是_______A。 4、某家庭中正有一盏电灯和电钣锅在工作，已知通过家庭室外线的总电流为0.5A，通过电灯泡的电流为0.15A，那么通过电饭锅的电流为A． 5、如图所示，已知两电流表的示数分别是0.4A和1.2A，通过灯L1的电流是A，通过灯L2的电流是A． 6、三个相同的灯泡L1、L2、L3组成如图所示的电路，电流表A1、A2、A3的示数分别为I1、I2、I3，则它们之间的关系是（） A、I1＝I2 B、I3＝I1＋I2 C、I1＝I2＋I3 D、I2＝I3 7、如图所示，电路中能正确测出通过灯L2的电流的是：（） 8、如图所示，用电流表测干路中电流的电路图，正确的是：（） 9、如图三个电流表A1、A2、、A3的示数分别为I1、I2、I3，它们的大小关系是（） A、I1＝I2＝I3 B、I1>I2＝I3 C、I1>I2>I3 D、I1> I3> I2 10、如右图所示，L1 L2 联，通过A1的电流1.2A，通过A2的电流0.5 A， 则通过的L1电流为A，通过L2的电流为 A ，干路电流为A。 11、如图，把L1和L2连成并联电路，用电流表测L2的电流，并画出它的电路图。
WMZD系列专门为LED照明做温度补偿的电阻，采用热敏电阻补偿法的LED恒流源，具有电路简洁，可靠性好,组合方便，经济实用，适用各种LED头灯，日光灯，路灯；车船灯,太阳能LED庭院灯；LED显示屏等对恒流的需求。是专门针对LED照明出现的由于温度引起的LED PN结电压VF下降，即-2mV/℃,称为PN结的负温效应。该特性在发光应用上是个致命的缺陷，直接影响到LED器件的发光效率、发光亮度、发光色度。比如，常温25℃时LED最佳工作电流20mA，当环境温度升高到85℃时，PN结电压VF下降,工作电流急剧增加到35mA～37mA,此时电流的增加并不会产生亮度的增加，称为亮度饱和。更为严重的是，温度的上升，引起光谱波长的偏移，造成色差。如长时工作在此高温区还将引起器件老化，发光亮度逐步衰减。同样，当环境温度下降至-40℃时，结电压VF上升，最佳工作电流将从20mA减小到8mA~10mA，发光亮度也随电流的减少而降低，达不到应用场所所需的照度。 为了避免上述特性带来的不足，一般在LED灯的相关产品上，通常采用如下措施：1.将LED装在散热板上，或风机风冷降温。2.LED采用恒流源的供电方式，不因LED随温度上升引起使回生电流增加，防止PN结恶性升温。或这两种方法并用。实践证明，这两种方法用于大功率LED灯（如广告背景灯、街灯）。确实是行之有效的措施。但当LED 灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了：散热板和风冷能否集成在一个普通灯头的空间内；采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路，它的寿命不取于LED，而取决整个系统的某块“短板”；有没有吸引眼球的价格。用热敏电阻补偿法来解决LED恒流源问题，既经济又实用。 我公司采用具有正温度系数的热敏电阻(+2mV/℃)与负温度特性的LED(-2mV/℃)串联，互补成一个温度系数极小电阻型负载。一旦工作电压确定后，串联回路中的电流，将不会随温度变化而变化，通俗地讲，当LED随温度升高电流增加时，热敏电阻也随温度升高电阻变大，阻止了回路电流上升，当LED 随温度下降电流减小时，热敏电阻也随温度下降电阻变小，阻止了回路电流的减少，如匹配得当，当环境温度在-40℃-85℃范围内变化时，LED的最佳工作电流不会明显变化，见图1电流曲线Ⅱ。 2:应用: 从图1可见，采用热敏电阻温度补偿方法与采用集成电路等元件组成的恒源相比，热敏电阻温度补偿法只用1个热敏电阻元件就可解决LED恒流源问题，其价格、体积、寿命等优势不言而喻。我们采用的
大电流恒流源放电回路及其分析李冬梅（茂名学院计算机与电子信息学院） 摘要：在经济飞速发展的今天，各种大容量可高倍率放电的电池的需求量越来越多，在使用前，都需要放电测试，而通常的测试设备电流值太小，如何实现大电流恒流放电，同时又经济、安全、可靠，大电流和小电流放电对电路的要求差别很大，放电回路需要重点考虑。本文针对大电流恒流放电回路进行设计，并对其实际问题进行分析。 关键词：恒流源放电 0引言 随着电池使用的迅速增长，对电池产业化生产及产品质量提出了更高的要求。在电子信息时代，对移动电源的需求快速增长，对高容量、大电流工作的电池的需求越来越大。特殊的大容量可高倍率放电的电池的使用也越来越多。因此电池厂也就需要大电流的电池检测设备。本文根据电池的特点，设计了放电电流可达50A的放电电路。此电路经济、实用，简单、安全、可靠。 1恒流放电机理 此电路需要实现的功能是可以稳定的恒流，放电电流范围：1A～50A分200mA级可设置。要实现这两个功能，其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。 1.1控制回路放电的方式为恒流放电，根据需要设置电流，根据需要送来的控制数据，对电池放电进行实时控制。电流值从1A到50A可调。要实现50A这么大的电流，考虑管子的选取以及散热的需求，一路放电回路很难实现，因此采用两路并联的放电回路实现，要控制这两路并联的回路，根据显示要求电流并不需要连续可调，可以采用数字电位器9312提供可控的电位给放电回路。 此电路实现的功能是可以稳定的恒流，放电电流范围：1A～50A 分200mA级可设置。要实现这两个功能，其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。 如图所示，根据实际需要的设定，控制数字电位器9312向运放TL062提供需要的电位。实现放电电流分级设置，每级为200mA。 1.2恒流放电回路如果恒流放电时的电流不够稳定，对电池的测试有影响，因此恒流源电路采用负反馈恒流源电路，如图所示，由运算放大器、基准电压源和大电流MOS管负载组成，它的电流由基准电压决定，运放电路工作在负反馈放大状态[1]。MOS管工作在放大区。根据需要对电流值进行预制，采用合适的处理器输出相应的数字信号，通过数字电位器的基准电压，压控恒流源输出相应的电流，压控恒流源时闭环负反馈系统，实现恒流，电流需要采样后经A/D转换反馈到处理器，处理器根据反馈信号调整控制信号[2]。使用此种负反馈，实际测试时，放电电流测量准确度可达：±（0.5FS+0.3RD）%，实际电流表读数与显示测量小数点后一位有效数字相同。 此压控恒流源电路采用双运放和两个独立控制的MOS管组成，电流大小由运放的同相输入端决定，因电流较大故采用两组独立工作的电路。在多个电池同时放电时，采用循环采样的方式，采样电池两端的工作电压和两路放电电阻上的电压；电流采用计算的方法获得，采样放电电阻的电压，电流由电压和电阻计算得到，由于电阻的值不一定很一致，可以采用软件校准。采样完成后将数据送回主控制板后对电流进行实时控制。经实验验证，此电路稳定性很好，在50A电流放电时每路的电流都很稳定。 MOS管采用IRF3710，IRF3710参数：R DS(ON)=0.025I D=57A，V GS：±20V[3]。只要采取足够的散热措施，IRF3710完全可以满足需要。要在短时间将电池能量释放出来，对散热设备的设计需要充分考虑。MOS管与散热器之间可以采用导热绝缘的钢片，因为此电路是大电流放电，会在短时间内将电池能量以热能的形式释放，因此在使用时还需要考虑采用风扇散热。 在进行采样设计时，要考虑到两路电路很难做到完全对称，电流采样采用两路分别采样，在10A以下，单路导通，10A以上，两路同时导通。由于电流很大，不能直接采样，需要接采样电阻R13和R28，放电回路的R1和R30的阻值很小，在62mΩ左右，采用鏮铜丝做成，由于此部分不能做到完全一致，因此计算的电流不准，这方面需要通过软件校准。通过软件校准后，工作情况良好，达到实际需要和精度要求。 2结语 此回路采用两个数字电位器实现对放电电流的控制，采用压控恒流源负反馈电路实现大电流放电功能。使用并联回路，如果需要更大电流时，可以再并联恒流源回路。在控制过程中采用需要的处理器，合理设计接口电路和解决散热问题，就可以使用在各种大电流放电的电池检测设备中。 参考文献： [1]崔玉文，艾学忠，杨潇.实用恒流源电路设计[J].电子测量技术.2002年第五期：25-26. [2]李婷婷，李洪波.数控大功率精密恒流源设计[J].通信电源技术.2006年9月.第23卷第5期：35-37. [3]https://www.doczj.com/doc/1f9423954.html,. 至少6头，多至60头以上，随着灌装头数的增加，灌装能力也不断提高，虽然灌装机的头数有多有少，但其基本工作原理是一样的。灌装阀是储液箱、气室(充气室、排气室、真空室等)和灌装容器三者之间的流体通路开关，根据灌装工艺要求，能依次对有关通路进行切换。 2.4真空系统是由真空泵、空气过虑装置和电气控制系统组成。该系统直接影响灌装速度和精度。本机选用了进口真空泵(水环式真空泵)，确保了真空系统的可靠性。 真空泵由变频器控制，同时，真空表可随时反映灌装时的真空度，并可通过阀门控制量的大小，待真空泵的负压值达到所需值后，一般真空度保持在0.01~0.06Mpa之间，按下变频器面板上的按钮，灌装机开始转动。 参考文献： [1]刘姗姗，宋秋红.屋顶包饮品纸盒灌装机气动理盖机构的设计研究[J].食品工业.2007.05. [1]Liu Shanshan,Song Qiuhong.Resarch&Development For Spout Applicator of Gable Top Beverage Filler[J].The Food Industry,2007,05. [2]丁毅，贾向丽，李国志.基于ADAMS的润滑脂灌装机的设计[J].包装与食品机械.2007.06. [2]DING Yi,JIA Xiang-li,LI Guo-zhi.The Design of Lubricate Grease Fill Machine Based on ADAMS[J].Packaging and Food Machinery, 2007,06. 图1恒流源放电电路 （上接第255页） 实用科技 256
串、并联电路的电流规律（基础） 【学习目标】 1.设计、组装探究串、并联电路电流规律的电路图、实物图； 2.分析实验数据，归纳总结出串、并联电路中电流的规律； 3.会利用串、并联电路中电流规律的应用； 4.练习使用电流表，会读有电流表的电路图。 【要点梳理】 要点一、串联电路的电流规律 1、提出问题：串联电路中各点的电流有什么关系？ 2、猜想或假设：你认为串联电路中各点电流可能有怎样的关系？（要有猜想依据） （1）不相等，经过用电器后，能量不断地在消耗，所以会减小； （2）由于串联电路的电流只有一条通路，故A、B、C三点的电流大小相同。 3、设计实验： （1）实验器材：干电池、开关、几个规格不同的灯泡、电流表、若干导线。 （2）【高清课堂：《电流》】电路图： （3）实验步骤：根据电路图连接电路，并进行测量。 （4）把测量数据记录在表格中。 （5）换上另外两个规格不同的灯泡，再次测量各点的电流，看看是否还有同样的关系。 （6 A点的电流I A/A B点的电流I B/A C点的电流I C/A 灯泡L1、L2串联 … （7）实验结论：串联电路的电流规律I A=I B=I C 要点诠释： 1、分析测量结果可知，在忽略误差的情况下，无论灯泡的规格是否一样，通过它们的电流都是相等的，所以猜想（2）正确。 2、实验的方法是“归纳法”，实验过程中全部测量完一次后，再更换不同规格的灯泡再次测量，避免实验存在偶然性，使实验结论具有普遍性。 要点二、并联电路中电流规律
1、提出问题：并联电路中各点的电流有什么关系？ 2、猜想或假设：你认为并联电路中各点电流可能有怎样的关系？（要有猜想依据） 3、设计实验： （1）实验器材：两节干电池、开关、几个规格不同的灯泡、电流表、若干导线。 （2）电路图： （3）根据电路图连接电路，并进行测量。 （4）把测量数据记录在设计的表格中。 （5）换上另外两个规格不同的小灯泡，再次测量各点的电流，看看是否还有同样的关系。 （6）实验表格： A点电流I A/A B点电流I B/A C点电流I C/A 灯泡L1、L2并联 … (7)实验结论：并联电路的电流规律I A=I B+I C。 要点诠释： 1、测量每一个支路的电流值时，一定要把另一个支路也接入电路中，在实验过程中，应选择几组不同规格的几组灯泡进行实验，通过几组实验归纳总结出并联电路的电流规律，而不能只测量一次，目的也是避免偶然性，使得出的结论具有普遍性。 2、并联电路的电流规律是干路电流等于各支路电流之和，但是支路之间的电流并不一定平分干路的电流。 【典型例题】 类型一、串联电路中的电流规律 1.如图所示，有a和b两段导体连在一起，a的横截面积是b的1/10,当把导体接入电路中后，若通过a的电流为，则通过b的电流为（） D.无法确定 【答案】A 【解析】虽然a、b两段导体的横截面积不同，但是两段导体是串联的，只要是串联着的导体，接入电路中时通过的电流必然相等，故本题应选A。 【总结升华】题目考察了串联电路中的电流规律。串联电路中电流处处相等，与用电器的规格，导体的
三极管电流源电路 时间：2010-01-02 15:47:53 来源：资料室作者：编号: 1529 更新日期20120223 003530 三极管电流源 电流源是模拟集成电路中广泛使用的一种单元电路，如图1所示。 对电流源的主要要求是： （1）能输出符合要求的直流电流Io。 （2）交流电阻尽可能大。 图1 三极管电流源电路图 三极管射极偏置电路由Vcc、R b1、R b2和Re组成，当Vcc、R b1、R b2、Re确定之后，基极电位VB固定（Ib一定），可以推知Ic基本恒定。从三极管的输出特性曲线可以看出：三极管工作在放大区时，Ic具 有近似恒流的性质。当Ib一定时，三极管的直流电阻，V CEQ一般为几伏，所以RCE不大。 交流电阻为，为几十千欧至几百千欧。 1 MOS单管电流源 耗尽型MOS管组成单管电流源，如图2所示。 由交流等效电路图3得： ≈ 在分立元件电路中和某些模拟集成电路中，常用JFET接成的电流源。
图2耗尽型MOS管电流源图3交流等效电路 2 基本镜像电流源 基本镜像电流源电路如图4所示。 图4 基本镜像电流源电路 T1、T2参数完全相同（即β1=β2，I CEO1=I CEO2）。 原理：因为V BE1=V BE2，所以I C1=I C2 I REF——基准电流： 推出，当β>>2时，I C2=I C1≈I REF≈ 优点： （1）I C2≈I REF，即I C2不仅由I REF确定，且总与IREF相等。 （2）T1对T2具有温度补偿作用，I C2温度稳定性能好（设温度增大，使I C2增大，则I C1增大，而I REF 一定，因此I B减少，所以I C2减少）。 缺点： （1）I REF（即I C2）受电源变化的影响大，故要求电源十分稳定。 （2）适用于较大工作电流（mA数量级）的场合。若要I C2下降，则R就必须增大，这在集成电路中因制作大阻值电阻需要占用较大的硅片面积。 （3）交流等效电阻Ro不够大，恒流特性不理想。 （4）I C2与I REF的镜像精度决定于β。当β较小时，I C2与I REF的差别不能忽略。 3. 带有缓冲级的基本镜像电流源（改进电路一）
恒流电路有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源，也需要输入阻抗为无限大的恒流源，以下是几种单极性恒流电路： 类型1： 特征：使用运放，高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs
类型2： 特征：使用并联稳压器，简单且高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：根据Vref不同（1.25V或2.5V） 类型3： 特征：使用晶体管，简单，低精度 输出电流：Iout=Vbe/Rs 检测电压：约0.6V
类型4： 特征：减少类型3的Vbe的温度变化，低、中等精度，低电压检测输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：约0.1V～0.6V
类型5： 特征：使用JEFT，超低噪声 输出电流：由JEFT决定 检测电压：与JEFT有关 其中类型1为基本电路，工作时，输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压 Vs(Vs=Rs×Iout)相等，如图5所示， 图5 注：Is=IB+Iout=Iout(1+1/h FE)其中1/h FE为误差 若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差，当这种情况不允许时，可采用图6所示那样采用FET管
图6 Is=Iout-I G 类型2，这是使用运放与Vref（2.5V）一体化的并联稳压器电路，由于这种电路的Vref高达2.5V，所以电源利用范围较窄 类型3，这是用晶体管代替运放的电路，由于使用晶体管的Vbe（约0.6V）替代Vref的电路，因此，Vbe的温度变化毫无改变地呈现在输出中，从而的不到期望的精度 类型4，这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路，由于检测电压也低于0.1V左右，应此，电源利用范围很宽 类型5，这是利用J-FET的电路，改变R gs可使输出电流达到漏极饱和电流I DSS，由于噪声也很小，因此，在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值，在该电路中不接R GS，则电流值变成I DSS，这样，J-FET接成二极管形式就变成了“恒流二极管” 以上电路都是电流吸收型电路，但除了类型2以外，若改变Vref极性与使用的半导体元件，则可以变成电流吐出型电路。
恒流恒压充电器的原理与设计 2009-09-22 09:26 随着高新电子技术的发展各类充电电子产品不断上升，为此云峰电子为朋友们提供些相关恒流充电器的制作与原理分析，请仔细阅读！详情咨询https://www.doczj.com/doc/1f9423954.html, 第一类、lm317恒流源电路图 图１、图２分别是用７８××和ＬＭ３１７构成的恒流充电电路，两种电路构成形式一致。对于图１的电路，输出电流Ｉｏ＝Ｖｘｘ／Ｒ＋ＩQ，式中Ｖｘｘ是标称输出电压，ＩQ是从ＧＮＤ端流出的电流，通常ＩQ≤５ｍＡ。当ＶＩ、Ｖｘｘ及环境温度变化时，ＩＱ的变化较大，被充电电池电压变化也会引起ＩQ的变化。ＩQ是Ｉｏ的一部分，要流过电池，ＩQ的值与Ｉｏ相比不可忽略，因而这种电路的恒流效果比较差。对于图２的电路，输出电流Ｉｏ＝ＶREF／Ｒ＋ＩADJ，式中ＶREF是基准电压，为１．２５Ｖ，ＩADJ是从调整端ＡＤＪ流出的电流，通常ＩADJ≤５０μＡ。虽然ＩADJ也随ＶI及环境条件的变化而变化，且也是Ｉｏ的一部分，但由于ＩADJ仅为７８××的ＩQ的１％，与Ｉｏ相比，ＩQ可以忽略。可见ＬＭ３１７的恒流效果较好。 对可充电电池进行恒流充电，用三端稳压集成电路构成恒流充电电路具有元件易购、电路简单的特点。有些读者在设计电路时采用７８××稳压块，如《电子报》２００１年第２期第十一版刊登的《简单可靠的恒流充电器》及今年第６期第十版的《恒流充电器的改进》一文，均采用７８０５。７８××虽然可接成恒流电路，但恒流效果不如ＬＭ３１７，前者是固定输出稳压ＩＣ，后者是可调输出稳压ＩＣ，两种芯片的售价又相近，采用ＬＭ３１７才是更为合理的改进。 ＬＭ３１７采用Ｔ０－３金属气密封装的耗散功率为２０Ｗ，采用ＴＯ－２２０塑封结构的耗散功率为１５Ｗ，负载电流均可达１．５Ａ，使用时需配适当面积的散热器。由于ＬＭ３１７的ＶREF＝１．２５Ｖ，其最小压差为３Ｖ，因此输入电压ＶI达４．２５Ｖ就能正常工作。但应注意输出电流Ｉｏ调得较大时，输入电压ＶI的范围将减小，超出范围会进入安全保护区工作状态，使用时可从图３的安全工作区保护曲线上查明输入—输出压差（ＶI－Ｖｏ）的范围。 ７８××与ＬＭ３１７内部均有限流、过热保护功能，后者还有安全工作区保护功能。７８××不允许ＧＮＤ端悬空，否则器件极易损坏。ＬＭ３１７即使ＡＤＪ端悬空，各种保护功能仍然
第3章 电流源电路和差动（又称差分）放大电路 内容提要： 本章首先讨论常用在集成运放中的几种电流源的形式及其主要应用，然后讨论差动放大电路的工作原理及计算。 本章重点： 1．镜像电流源、比例电流源、微电流源、I o 和I R 的计算。 2．典型差动放大电路的工作原理及计算。 学习要求： 1．掌握电流源电路结构及基本特性，主要包括基本镜像电流源、比例电流源、微电流源，会分析其镜像关系及其输出电阻。 2．掌握差模信号、共模信号的定义与特点。 3．掌握长尾型和恒流源共模负反馈两种射极耦合，差动放大器的电路结构、特点，会熟练计算电路的静态工作点，熟悉电路的4种连接方式及输入输出电压信号之间的相位关系。 4. 要求会熟练分析差动放大器对差模小信号输入时的放大特性，共模抑制比。会画出微变等效电路，会计算A Vd 、R id 、R od 、K CMR 。 5．会运用晶体管工作在有源区时的大信号特性方程i c =I s exp(V be /V t )分析研究差动放大器的差模传输特性。了解基本的差动放大器线性放大的输入动态范围和扩大线性输入动态范围的办法。 6．定性了解差动放大器的各种非理想特性，如输入失调特性、共模输入电压范围等。 3.1 电流源电路 3.1.1 三极管电流源 电流源是模拟集成电路中广泛使用的一种单元电路，如 图3.1.1所示。 对电流源的主要要求是： （1）能输出符合要求的直流电流I o 。 （2）交流电阻尽可能大。 图3.1.1 三极管电流源电路
第3章 电流源电路和差动（又称差分）放大电路 ·129· 三极管射极偏置电路由V CC 、R b1、R b2和R e 组成，当V CC 、R b1、R b2、R e 确定之后，基极电位V B 固定（I b 一定），可以推知I c 基本恒定。从三极管的输出特性曲线可以看出：三 极管工作在放大区时，I c 具有近似恒流的性质。当I b 一定时，三极管的直流电阻CQ CEQ CE I V R =， V CEQ 一般为几伏，所以R CE 不大。 交流电阻为C CE ce I v r ??= ，为几十千欧至几百千欧。 3.1.2 MOS 单管电流源 耗尽型MOS 管组成单管电流源，如图3.1.2所示。 由交流等效电路图3.1.3得： ? ?? ??=+--==o s ds gs m s s gs o s )(v R i r v g i R i v i i ds m o o o )1(r R g R i v R ++== ≈ds m )1(r R g + 在分立元件电路中和某些模拟集成电路中，常用JFET 接成的电流源。 图3.1.2 耗尽型MOS 管电流源 图3.1.3 交流等效电路 3.1.3 基本镜像电流源 基本镜像电流源电路如图3.1.4所示。 T 1、T 2参数完全相同（即β1=β2，I CEO1=I CEO2）。 原理：因为V BE1=V BE2，所以I C1=I C2 β C1 C1B C1REF 2 2I I I I I +=+=
4.2 集成运放中的电流源电路归纳 电流源电路特点：输出电流稳定，输出交流电阻大。 主要用途： ● 作为有源集电极负载，提高运放的单级增益； ● 作为输入差分放大器的射极电阻以提高集成运放的共模抑制比； ● 用来对电路进行偏置，稳定电路的工作点。 镜像电流源 I C1与I R 之间的关系如一面镜子，即 ，称为镜像电流源。 镜像电流源具有一定的温度补偿作用。 镜像电流源缺点：V CC 一定，要求I C1较大，I R 增大，R 的功耗也增大；若要求I C1较小，I R 也小，R 的数值必然很大，在集成电路中很难做到。 比例电流源 比例电流源如右图所示，改变的 和 阻值， 可改变的 和 的比例关系。 与镜像电流源比较，比例电流源的输出电流 具 有更高的温度稳定性。 微电流源 如右图所示的微电流源电路。 当 时， 式中 只有几十毫伏，甚至更小，因此 只 要几千欧就可得到几十微安的 。
改进型电流源电路：为了减小基极电流的影响，提高输出电流 与基准电流的传输精度，稳定输出电流，可对基本镜像电流源电路 加以改进。 加射极输出器的电流源 如下图所示，利用T2管的电流放大作用，使较小时，也可认 为，与保持很好的镜像关系。 威尔逊电流源 如右上图所示电路为威尔逊电流源，I C2为输出电流。T1管作用 与稳定工作点电流I C2。 多路电流源电路：利用一个基准电流去获得多个不同的输出电流，以适应各级的需要。 如左下图所示电路是三路输出电流I C1、I C2和I C3。有 当I E0确定后，各级只要选择合适的电阻，就可以得到所需的电流。
如右上图所示为多集电极管构成的多路电流源，T多为横向PNP型管。当基极电流一定时，集电极电流之比等于它们的集电区面积之比。 由场效应管同样可组成镜像电流源、比例电流源等，如下图所示。漏极电流I D正比于沟道的宽长比，这样通过改变场效应管的几何尺寸来获得各种数值的电流。 以电流源为有源负载的放大电路：既可获得合适的静态电流，对于交流信号，又可得到很大的等效的R c（或R d）。
几种简单的恒流源电路 恒流电路有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源，也需要输入阻抗为无限大的恒流源，以下是几种单极 性恒流电路： 类型1： 特征：使用运放，高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs
类型2： 特征：使用并联稳压器，简单且高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：根据Vref不同（1.25V或2.5V） 类型3： 特征：使用晶体管，简单，低精度 输出电流：Iout=Vbe/Rs 检测电压：约0.6V
类型4： 特征：减少类型3的Vbe的温度变化，低、中等精度，低电压检测 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：约0.1V～0.6V 类型5：
特征：使用JE FT，超低噪声 输出电流：由JE FT决定 检测电压：与JE FT有关 其中类型1为基本电路，工作时，输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压Vs(Vs=Rs×Iout)相等，如图5所 示， 图5 注：Is=IB+Iout=Iout(1+1/hFE)其中1/hFE为误差 若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差，当这种情况不允许时，可采用图6所示那样采 用FE T管
图6 Is=Iout-IG 类型2，这是使用运放与Vref（2.5V）一体化的并联稳压器电路，由于这种电路的Vref高达2.5V，所以电源利 用范围较窄 类型3，这是用晶体管代替运放的电路，由于使用晶体管的Vbe（约0.6V）替代Vref的电路，因此，Vbe的温 度变化毫无改变地呈现在输出中，从而的不到期望的精度 类型4，这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路，由于检测电压也低于0.1V左右，应此，电源利用范围很宽类型5，这是利用J-FE T的电路，改变Rgs 可使输出电流达到漏极饱和电流IDSS，由于噪声也很小，因此，在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值，在该电路中不接RGS，则电流值变成IDSS，这样，J-FE T接成二极管形 式就变成了“恒流二极管” 以上电路都是电流吸收型电路，但除了类型2以外，若改变Vref极性与使用的半导体元件，则可以变成电流吐 出型电路。 1.由7805组成的恒流电路，电路图如下图1所示： 电流I＝Ig＋VOUT/R，Ig的电流相对于Io是不能忽略的，且随Vout，Vi n及环境温度的变化而变化，所以
分析比较6种最常用恒流源电路 恒流电路有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源，也需要输入阻抗为无限大的恒流源，以下是几种单极性恒流电路： 类型1： 特征：使用运放，高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs
类型2： 特征：使用并联稳压器，简单且高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：根据Vref不同（1.25V或2.5V） 类型3： 特征：使用晶体管，简单，低精度 输出电流：Iout=Vbe/Rs 检测电压：约0.6V
类型4： 特征：减少类型3的Vbe的温度变化，低、中等精度，低电压检测输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：约0.1V～0.6V
类型5： 特征：使用JEFT，超低噪声 输出电流：由JEFT决定 检测电压：与JEFT有关 其中类型1为基本电路，工作时，输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压Vs(Vs=Rs×Iout)相等，如图5所示， 图5 注：Is=IB+Iout=Iout(1+1/h FE)其中1/h FE为误差 若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差，当这种情况不
允许时，可采用图6所示那样采用FET管 图6 Is=Iout-I G 类型2，这是使用运放与Vref（2.5V）一体化的并联稳压器电路，由于这种电路的Vref高达2.5V，所以电源利用范围较窄 类型3，这是用晶体管代替运放的电路，由于使用晶体管的Vbe（约0.6V）替代Vref的电路，因此，Vbe的温度变化毫无改变地呈现在输出中，从而的不到期望的精度 类型4，这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路，由于检测电压也低于0.1V左右，应此，电源利用范围很宽 类型5，这是利用J-FET的电路，改变R gs可使输出电流达到漏极饱和电流I DSS，由于噪声也很小，因此，在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值，在该电路中不接R GS，则电流值变成I DSS，这样，J-FET接成二极管形式就变成了“恒流二极管” 以上电路都是电流吸收型电路，但除了类型2以外，若改变Vref极性与使用的
运放电路中的恒流源电路分析方法 普通镜像恒流源、多集电极恒流源、高精度镜像恒流源、高内阻恒流源和镜像微恒流源电路，以及恒流源电路输出电阻的计算等。 分析恒流源电路的方法是： （1）确定恒流源电路中的基准晶体管或场效应管； （2）计算或确定基准电流； &nbbsp; （4）绘制恒流部分的交流通路，确定恒流源的内阻。 由于恒流源的内阻较大，计算恒流源内阻时不能忽略三极管集电极与发射极之间，或场效应管漏极与源极之间的动态电阻。 1、基本镜像恒流源分析 已知基本镜像恒流源电路如图1所示，试计算输出电流的大小和恒流源内阻。 图1 晶体管是基准管，且，工作在放大状态。 当与特性参数完全一致时，由可推得 由基准输入回路得， 所以， 当时，。 恒流输出管的交流通路如图1(b)所示，将晶体管用微变等效模型替代后的电路模型 如图1(c)，显然，恒流源的内阻。 必须注意，应用管的恒流特性时，必须满足，保证始终工作在放大状态。 基本镜像恒流源电路的扩展电路有两种，如图2所示。
图2 图2(b)的管采用多集电极晶体管（图2(a)已将其分散画），以基准管的集电极面积为基准，可得到一组与集电极面积成正比的多个恒流源。 图2(c)中增加管可以进一步减少恒流输出与基准电流之间的近似程度，此时， 所以， 当时，基本镜像恒流值，增加管后，更接近。 2．高内阻（Wilson）恒流源 图3是Wilson恒流源电路，试计算恒流输出值。 图3 管是基准管，，工作在放大状态。 当、、均工作在放大状态时，各电流之间关系为：
整理后可得： 按二极管形式连接的管是管发射极的等效电阻，Wilson恒流源的内阻要大于。 3．微恒流源（Widlar）电路 图4是Widlar微恒流源电路，试计算输出恒流值。 图4 晶体管是基准管，且，工作在放大状态，。 管发射极电流与发射极电压之间的关系为： 所以， （1） 同理，当工作在放大状态时， （2） 由基极回路方程得： （3）
三极管和运放构成的几种恒流源电路分析 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 第五种是本人想的电路,也是对地负载 后边两种是恒流源电路
对比几种V/I电路,凡是没有三极管只类的单向器件,都可以实现交流恒流,加了三极管之后就只能做单向直流恒流了第四和第五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 而其他几种电阻的误差只会影响输出电流的值,而不会影响输出特性 如果输出电流大,或者嫌三极管的集电极电流和发射极电流不相等,可以把三极管换成MOSFET 三极管在电路中的功能有; 1.电流放大。 2，电压放大。 3，功率放大。 4，混频。 5，检波。 6，开关电路。 7，门电路。 8，隔离电路。 9，阻抗转换。。。 三极管的几种特殊应用
半导体三极管除了构成放大器和作开关元件使用外，还能够做成一些可独立使用的两端或三端器件。 1.? 扩流。 ??? 把一只小功率可控硅和一只大功率三极管组合，就可得到一只大功率可控硅，其最大输出电流由大功率三极管的特性决定，见附图1。图2为电容容量扩大电路。利用三极管的电流放大作用，将电容容量扩大若干倍。这种等效电容和一般电容器一样，可浮置工作，适用于 在长延时电路中作定时电容。用稳压二极管构成的稳压电路虽具有简单、元件少、制作经济方便的优点，但由于稳压二极管稳定电流一般 只有数十毫安，因而决定了它只能用在负载电流不太大的场合。图3可使原稳压二极管的稳定电流及动态电阻范围得到较大的扩展，稳定性能可得到较大的改善。 2.??代换。 ??? 图4中的两只三极管串联可直接代换调光台灯中的双向触发二 极管；图5中的三极管可代用8V左右的稳压管。图6中的三极管可代用30V左右的稳压管。上述应用时，三极管的基极均不使用。 3.?模拟。 ??? 用三极管够成的电路还可以模拟其它元器件。大功率可变电阻价贵难觅，用图7电路可作模拟品，调节510电阻的阻值，即可调节三极管C、E两极之间的阻抗，此阻抗变化即可代替可变电阻使用。图 8为用三极管模拟的稳压管。其稳压原理是：当加到A、B两端的输入电压上升时，因三极管的B、E结压降基本不变，故R2两端压降上
第一章引言 随着现代技术的发展,恒定电流源的应用将十分重要，如机器人、工业自动化、卫星通信、电力通讯、智能化仪器仪表以及其它数字控制等方面都迫切需要应用恒定电流器件，因此, 研究和开发恒流器件具有十分重要的意义。许多场合, 尤其是高精度测控系统需要高精度的电压源与电流源。微电子工艺的高度发展, 给我们提供了许多小型化、集成化的高精度电压源, 但电流源, 特别是工作电流大的高精度电流源仍需使用者自行设计实现。 恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源,因此恒流源的应用范围非常广泛,并且在许多情况下是必不可少的。例如在用通常的充电器对蓄电池充电时,随着蓄电池端电压的逐渐升高,充电电流就会相应减少。为了保证恒流充电,必须随时提高充电器的输出电压,但采用恒流源充电后就可以不必调整其输出电压,从而使劳动强度降低,生产效率得到了提高。恒流源还被广泛用于测量电路中,例如电阻器阻值的测量和分级,电缆电阻的测量等,且电流越稳定,测量就越准确。 本论文主要概括了恒流源的基本概念，并设计出几种不同要求的恒流源，运用了SPCE061A单片机设计出新型数控恒流源，具有高稳定性和高灵敏性。对以往恒流源进行了改进创新。 第二章基本恒流源电路 2.1恒流源基础知识 基本恒流源电路是恒流源电路的基本组成，是分析恒流源电路的基础。2.1.1恒流源介绍 恒流源,是一种能向负载提供恒定电流之电路.它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点,又可以作 为其有源负载,以提高放大倍数.并且在差动放大电路、脉冲产生电路中得到了广泛应用. 过一定的论述.然而,对各种恒流电路之对比分析,各自应用特点,以及需要改进的方面,还有待进一步研究,本文就来探 讨这些问题. 2.1.2恒流源的原理和特点
电流源电路 电流源电路【1】howland电流源电路（一）最近研究了一些典型的电流源电路。阅读了几遍经典的电流源电路设计应用手册。结合工作中的经验把它他整理出来分享给大家。力争在这一系列文档里，把常见的电流源电路分析全面。 第一小节，先从我最近刚刚设计的一个howland电路开始。一个项目要求将交流电压信号变化为输出+/-50mA 的交流电流信号，以便长距离传输。输入信号为有效值为 +/-5V的50Hz交流电压信号。信号误差要保持在1%以内。供电用+/-12V到+/15V都可以。这个电路可以用分立器件来设计，用运放驱动一个AB类功放。AB类功放的输出端串联一个电阻作为取样电阻。电流流过取样电阻形成的电压信号即为反馈信号。这样设计有突出的缺点，使用分立器件较多，输出器过于复杂，还不易控制精度。因此本文推荐一个更为简单的电路——howland电流源电路。Howland 电路的基本原理图如下：其中X1G表示理想运放。 根据理想运放的虚短、虚断特性我们可以推导出此howland 电路输出电流与输入电压VP，VM的关系公式如下:[2]
在实际的电路设计中我们通常使得RX=RF and RZ=RI。这样上面的公式就可以简化为： 电路输入的信号是单极性电压信号，可以把VM接地，即电压为0。这样可以进一步简化公式来确定各电阻的值。电流源电路【2】howland电流源电路（二）根据上一小节的要求和howland电路设计原理。方案设计如下图：电路选用最大可以输出200mA的大电流运放OPA551。使用单运放来实现高精度的正负电流输出。OPA551的最大失调电压为 5mV。而本设计要求的最大输入信号为7.071V。因此失调电压的影响会小于0.1%。电流流过的四个高精度电阻R5-R8形成的电压信号作为反馈信号反馈给正输入端电阻R4。使用四个电阻的原因是，四个电阻可以分担输出的电流，保证电阻的产生的热量远低于额定功率; 再则这样可以匹配出更精确的阻值。在实现生产中，也可以减小电阻的随机误差。为了保证精度，R1-R4的电阻值推荐选用0.1%（千分之一）精度的电阻值。C1是用来限制电路带宽，同时对滤降频率较高的噪声的。接下来，我们用TI免费的仿真软件TINA对其进行仿真。仿真结果如下：从仿真结果来年，这个设计误差会小于0.2%。这个电路还可以进一步作改进设计，如下图，将反馈电压信号经过一个高精度运放OPA188作跟随反馈给R4. 这样可以保证反馈信号的不会受到输入信号的影