恒流源-利用差动放大器AD8276 和运算放大器AD8603

公式 1 显示，图 1所示电路的主要误差源于内部电阻匹配、 R1的公差和负载电阻的公差。AD8276（B级）的最大增益误 差为 0.02%，AD8276（A级）的最大增益误差为 0.05%，该 电路的整体精度可以达到 0.02%。
同时，R1的精度也非常重要，其公差应达到 0.1%或更佳，此 误差可通过校准来消除。
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电路笔记
输出电流值IO可通过下式计算：
AD8276 具有非常严格的电阻匹配，RF1/RG1 = RF2/RG2 = 1，因 此公式 1 可简化为：
AD8276 可以驱动 15 mA 以下的输出电流，而不需要外部晶 体管或 MOSFET。
图 2 所示为室温下采用AD8276A、AD8603 和 2N3904 的测试 结果。R1为 50 Ω，公差 0.1%。显然，实际输出与计算结果相 符。在所示数值范围内，测量结果与理想结果相差无几，不 超过 0.5%，平均误差低于R1公差限制的 0.1%。
电路的输出电流量IO受以下因素限制：运算放大器输入范围、 差动放大器输出范围以及差动放大器SENSE引脚电压范围。
根据图 1，必须满足以下三个条件：
1. VLOAD = IO × RLOAD必须在运算放大器AD8603 的输入范 围内。
2. VOUT = IO × (RLOAD + R1)必须在AD8276 SENSE引脚电压 范围内：2(−Vs) − 0.2 V至 2(+Vs) − 3 V。
电路笔记
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连接/参考器件
AD8276
低功耗、宽电源电压范围、低成本、 单位增益差动放大器
AD8603 微功耗、低噪声、CMOS 运算放大器
利用差动放大器 AD8276 和运算放大器 AD8603 构建高精度、低成本电流源
电路功能与优势 电流源广泛用于工业、通信和其它设备中的传感器激励 和设备间通信等领域。例如，过程控制设备中广泛采用 的 4 mA 至 20 mA 环路。 利用 DAC、放大器（运算放大器或差动放大器）和匹 配电阻，可以构建可编程电流源。低值电流源可以集成 到低输出电流源或放大器中。例如，仪表放大器 AD8290 内部集成一个电流源，高分辨率 Σ-Δ ADCAD7794 具有 两个集成电流源。对于较大电流，一般需要外部 MOSFET 或晶体管。
常见变化 如果需要更高的电源，以获得更高的输出电流值，可以 使用OP1177、AD8661和AD8663。重要特性包括电源电 压范围、偏置电流、失调电压、输入电压范围和温度漂 移。 如果需要固定电流源，则VREF可以由基准电压源提供， 例如ADR36x系列。 ADR82x 系列集成基准电压源和运算放大器，可采用最 高 36 V 的电源供电，从而可进一步节省空间。 如果需要双通道电流源，AD8607和AD8277 都是不错的 选择。 如果需要可编程电流源，请使用精密 14 位或 16 位DAC 来产生基准电压VREF。
图 1.利用差动放大器 AD8276 和运算放大器 AD8603 构建电流源（原理示意图）
Rev.0 “Circuits from the Lab” from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction of each circuit, and their function and performance have been tested and verified in a lab environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuit and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly, in no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential or punitive damages due to any cause whatsoever connected to the use of any “Circuit from the Lab”. (Continued on last page)
图 2. 利用AD8276A、AD8603 和 2N3904 构建的电流源测试结果 （R1 = 50Ω，RLOAD = 100 Ω，Vs = +5 V，TA = 25°C）
与其它高精度电路一样，必须采用适当的布局、接地和去耦 技术。欲了解更多信息，请参考教程MT-031—“实现数据转 换 器 的 接 地 并 解 开 AGND 和 DGND 的 迷 团 ” ， 以 及 教 程 MT-101—“去耦技术”）。
AD5560、AD5060（单通道）和AD5663R（双通道）均适合 这种应用。
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, Charles and Lew Counts. A Designer’s Guide to Instrumentation Amplifiers (3rd Edition). Analog Devices. MT-031 Tutorial, Grounding Data Converters and Solving the Mystery of "AGND" and "DGND." Analog Devices. MT-035 Tutorial, Op Amp Inputs, Outputs, Single-Supply, and Rail-to-Rail Issues, Analog Devices. MT-061 Tutorial, Instrumentation Amplifier Basics. Analog Devices. MT-068 Tutorial, Difference and Current Sense Amplifiers, Analog Devices.
利用低功耗差动放大器 AD8276 和运算放大器 AD8603 构建 的电流源，不仅经济、灵活、小巧，而且初始误差、温度漂 移和功耗等性能也都非常出色。
电路描述 电流源电路如图 1所示。基准电压VREF加在AD8276 的 同相输入端，该电压控制输出电流量IO。AD8276 的反 相输入端则直接接地。该器件内置四个 40 kΩ激光调整 电阻，分别与输入引脚、REF引脚和SENSE引脚相连。 如果需要高电流输出，则AD8276 的输出可用来驱动一 个晶体管。 如果电阻完全匹配，R1上的电压即输入电压VREF，从而 产生恒定的负载电流IO，它等于VREF/R1。 由于运算放大器 AD8603 具有低偏置电流（最大值为 1 pA）和低失调电压（小于 50 μV）特性，所以在电路的 反馈环路中选用该器件。低偏置电流特性使它能与高阻 抗负载接口，而不会引入明显的失调误差。低温度漂移 特性（最大值为 4.5 μV/°C）使它能在较宽的温度范围 内工作，而且该放大器还具有低噪声以及轨到轨输入和 输出特性。
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3. IO × (RLOAD + R1) + 2(−Vs) − 0.2 V至 2(+Vs) − 3 V必须在 AD8276 输出电压范围内：–Vs + 0.2 V至+Vs − 0.2 V。
AD8276 具有轨到轨输出特性，可采用 2.5 V 至 36 V 电源供 电，因而输出电流范围较宽。
AD8276B 的最大失调电压漂移为 2 μV/°C，最大增益漂移为 1 ppm/°C，温度漂移较低，工作温度范围较宽。AD8276A 的 最大失调电压漂移和最大增益漂移分别为 5 μV/°C 和 5 ppm/°C。
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Tel: 781.329.4700

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MT-101 Tutorial, Decoupling Techniques. Analog Devices.
数据手册和评估板
AD8276 Data Sheet. AD8277 Data Sheet. AD8603 Data Sheet. AD8607 Data Sheet. AD8661 Data Sheet. AD8663 Data Sheet. ADR361 Data Sheet. ADR821 Data Sheet. OP1177 Data Sheet.
AD8276（8 引脚 MSOP）和 AD8603（5 引脚 TSOT-23）均 采用小尺寸封装，因此该电路所需的电路板面积极小。
外部电流源晶体管T1 的击穿电压VCB应高于AD8276 电源电 压。该晶体管的最大集电极电流应高于预期的输出电流并具 有适当的裕量，而且必须遵循晶体管功耗限制。推荐使用 2N3904、2N4401、2N3391 和MPSA06 等低成本晶体管。