基于运放的压控恒流源
压控恒流源电路分析
摘 要：恒定电流源由于具有抗干扰能力强，适合 驱动半导体 器件等优点，在信号传输与信号测量、半导体光源驱动等方面得 到广泛应用。文章介绍７４种恒流源电路 ，可以满足多方面需求，在实际应用中具有一定的参考价值 。 关键词：压控恒流源；霍尔电流传感器；开关恒流源
在 日常生活 中，在半导体激光器、ＬＥＤ光压 （ＯＮ果反馈值是 电压）或电流 （如果反馈值是
３ 大电流恒流 源
电流 ）的 目的。
提高恒流源效率主要采用２种 方法：采 用霍尔电流传感
器代替采样电阻；把电流信号反馈到开关电源管理芯片上的
ＰＷ Ｍ控制器 ，控制开 关管开关 的占空比，使开关 电压源 为
开 关 电流 源 。
图３ 降压 型 开 关 电源 原 理
当供 电电压 为５ Ｖ时，测量双 向电流 的ＡＣＳ７５８，其 零电流输
样 电阻的电流值增加 了一个低通滤波环 节，也使得 电流输出
更加 稳定 ，电阻Ｒ６作为 电流负载 ，为恒流源提供了一个小电
流 ，在负载 是ＬＥＤ光源 时，可以防止ＬＥＤ存在 暗亮关不断的
问题 。
图１ 常用的恒流源电路
图２ 毫安 级 恒 流 源 电 路 图２中运放ＵＩ￣［Ｉ电阻组成一个同相放大 电路，Ｕ２输 出２．４ Ｖ左 右 的基 准 电压 ，通 过 调 节 电位 器ＶＲ１，可 以使 运 放 的 正
图１中的输出电流有公式ｉ＝ＶＪＲ ， 为运放正输入端 的
此 ，压控恒流源 可以很方便地实现手动或 自动控制 ，压控恒 给定电压 ， 电流采样 电阻。值得注意的是实际输出的电
流源 电路也具有广泛的应用价值。
流是三极管的集 电极 电流 ，而采样 电阻采集的是三极管的发
压控恒流源电路从工作状态上分为连续及开关两种，连 射极电流，两者之比值Ｎｐ／ｎ＋ｉ， 是三极管的电流放大倍数 ，
三极管运放恒流源电路
三极管运放恒流源电路
三极管运放恒流源电路是一种电路设计，用于产生固定的电流输出。
这种电路通常由一个三极管、一个电阻和一个负反馈回路组成。
三极管运放恒流源电路的基本原理是利用三极管的特性来实现一个恒流源。
三极管的输入端与一个电压源相连接，输出端与负载电阻相连。
通过调整电压源的输入电压，可以控制三极管的工作状态，从而使得输出电流保持恒定。
当输入电压变化时，三极管的工作状态也会相应改变，使输出电流保持不变。
这就是恒流源的工作原理。
在三极管运放恒流源电路中，负反馈回路起到控制输出电流的作用。
当输出电流发生变化时，负反馈回路将产生反馈信号，通过调整输入电压，使三极管的工作状态调整，使输出电流恢复到设定的恒定值。
三极管运放恒流源电路具有一定的优点，如稳定性好、输出电流恒定等。
它常用于需要恒定电流的电路设计中，如温度补偿电路、电流源电路等。
需要注意的是，在实际应用中，三极管的工作状态会受到温度、电压等因素的影响，可能会引起输出电流的波动。
因此，在设计时需要考虑这些因素，采取适当的措施来保证电路的稳定性。
一种双极性输出大功率压控恒流源设计方案
0引言在电子仪器设备中经常要用到压控电流源，并且要求在负载变化时具有很好的稳定性。
传统的恒流源制作方法可以是利用二极管、三极管、集成稳压源的特性制作的参数稳流器、串联反馈调整型稳流电源、开关稳流源等等。
参数稳流器的输出电流范围小、稳流精度不高；串联反馈调整型稳流电源的输出电流小,效率较低；开关稳流源不仅电路复杂、元器件数量多，而且输出纹波大、可靠性较差。
考虑到以上缺点，本设计采用了普通的运放，配合三极管进行电压扩展和电流扩展，既达到了提供大输出电流的目的，而且电路结构简单，成本较低，精度较高。
1电路设计图1是本设计的原理框图，由外部的控制电压信号输入到运放构成的恒流模块中。
输出的电流经电压扩展模块和电流扩展模块后提供给负载。
电流经过采样电阻进行电流采样，获得的采样信号经由电压反馈系统模块反馈到恒流模块中进行恒流。
其中由功率模块对电压扩展模块和电流扩展模块进行供电。
田1设计原理图(1)功率模块。
选择市面上常用的开关电源对电流扩展模块提供功率输出，在其输出端并接电容以消除干扰。
由于要求双极性输出，所以选用双极性输出的开关电源可节约成本并减小体积。
在实验中，我们使用标称纹波为1%勺开关电源。
使用78、79系列三端稳压器降压后提供给电压扩展模块以提高运放的输出电压。
(2)运放恒流及电压反馈模块。
图2是运放恒流模块及电压反馈模块。
由图2可见由电流输出端采集到的经分压处理后的采样反馈信号经由运放组成的跟随器及反向器后，被送到反向加法器U4的反向端与电压控制信号相加得到运放的输出电压V3.V3计算公式为：式中 m=1+R22/R23I JI (3)电压扩展及电流扩展模块。
图3所示是电压扩展模块电路图。
由运放构成差动放大器，将恒流系统生成的信号与分压处理后的输 出电压进行比较放大，形成最后的输出电压。
系统中的三极管选择对管，以达到双极性输出的目的，此系 统开环放大倍数仅由 R17与R14的比值决定， 但经R25和R24分压反馈后，相当于放大器，其放大倍数由R25与R24的比值决定。
模拟电子技术基础课件：第十四讲 集成电路运算放大器中的恒流源
6.3 集成电路运算放大器
U-
差动放大 输入级
中间放大级
Uo
互补输出级
U+
恒流偏置电路
6.3.1 简单的集成电路运算放大器
•电压增益高 集成运放的特点： •输入电阻大
•输出电阻小
6.3.2 通用型集成电路运算放大器
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
4、集成运放是模拟集成电路的典型组件。对于它内部电路 的分析和工作原理只要求作定性的了解，目的在于掌握它的主 要技术指标，做到根据电路系统的要求，能够正确地选择元器 件。
重点难点
重点： (1)差模信号、共模信号、差模增益、共模增益
和共模抑制比的基本概念。 (2)差分放大电路的组成、工作原理。 (3)差分放大电路的静态、动态分析、计算。
7. 最大输出电流Iomax
指运放所能输出的正向或负向的峰值电流，通常给出输
出端短路的电流。
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
8. 开环差模电压增益AVO 9. 开环带宽BW (fH) 10. 单位增益带宽 BWG (fT) 11. 转换速率SR
-3DB
大器
1. 输入失调电压VIO
在室温25℃级标准电源电压下，输入电压为零时，为了 使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压，是把 输 一出般电为±压（折1合~到10输）入mV端。的电压的负值，VIO=-(VO|VI=0)/AV，
2. 输入偏置电流IIB
指输出电压为零时， 两个输入端静态电流的平 均值，IIB=(IBN+IBP)/2。一 般为10nA~1uA。
（2）输入失调电流温漂IIO / T ：高质量的几个pA/ ℃。 5. 最大差模输入电压Vidmax
压控恒流源电路分析
压控恒流源电路分析作者：刘宏岩徐东明来源：《无线互联科技》2018年第02期摘要：恒定电流源由于具有抗干扰能力强，适合驱动半导体器件等优点，在信号传输与信号测量、半导体光源驱动等方面得到广泛应用。
文章介绍了4种恒流源电路，可以满足多方面需求，在实际应用中具有一定的参考价值。
关键词：压控恒流源；霍尔电流传感器；开关恒流源在日常生活中，在半导体激光器、LED光源、温度测量、模拟信号远距离传输及电池充电等方面经常用到恒流源电路。
由于使用电位器即可方便地实现电压调节，而且CPU通过DAC的数模转换器件也可以简单地输出模拟电压信号，因此，压控恒流源可以很方便地实现手动或自动控制，压控恒流源电路也具有广泛的应用价值。
压控恒流源电路从工作状态上分为连续及开关两种，连续状态的恒流源电路的核心是运算放大器及调整管；开关状态恒流源电路的核心是PWM控制器及开关管。
工作在连续状态的恒流源电路具有较高的精度，而开关型恒流源电路具有高的效率。
运算放大器由于受到器件制造上限制，输出电流只有数个毫安，在诸如使用温敏电阻Ptl00进行温度测量时够用，在10 mA以上的电流输出时，需要三极管或场效应管辅助才能实现[1]。
下面介绍几种恒流源电路。
1 电源正极和三极管集电极恒流源电路电源正极和三极管集电极作为输出的恒流源电路，是最常使用电路，其基本电路如图1所示。
图1中的电容CI为积分电容，可以使输出保持稳定，电阻R1为三极管基极限流电阻，防止在空载时运放输出电流过大而损坏，电阻R2把采样电阻的电流值增加了一个低通滤波环节，也使得电流输出更加稳定，电阻R6作为电流负载，为恒流源提供了一个小电流，在负载是LED光源时，可以防止LED存在暗亮关不断的问题。
图l中的运放工作在跟随状态，即放大倍数为1，如果采样电阻较小，需要运放有一定的放大倍数时，可以增加2个电阻，把运放接成同相放大状态。
图l中的输出电流有公式i=VrNIRs，VIN为运放正输入端的给定电压，Rs为电流采样电阻。
运放恒流电流电路
运放恒流电流电路⼀、引⾔在电⼦电路设计中，恒流电流电路扮演着⾄关重要的⻆⾊。
这种电路能够确保电流在特定负载上保持恒定，不受外部条件（如电压波动、温度变化等）的影响。
其中，使⽤运算放⼤器（运放）构建的恒流电路因其⾼稳定性、易实现性⽽⼴受欢迎。
本⽂将详细探讨基于运放的恒流电流电路的设计原理、实现⽅法以及应⽤场景。
⼆、运放恒流电路的基本原理运放恒流电路的核⼼思想是利⽤运放的⾼放⼤倍数和负反馈机制来维持输出电压的恒定，进⽽通过负载电阻转换为恒定的电流输出。
其基本原理如下：1.电压到电流的转换：在电路中，通常利⽤⼀个精密的电阻（称为负载电阻）将运放的输出电压转换为电流。
根据欧姆定律，当电阻值固定时，电压与电流成正⽐。
2.负反馈机制：为了维持输出电压的恒定，电路中引⼊了负反馈机制。
当输出电压因外部条件变化⽽波动时，负反馈会调整运放的输⼊电压，使其恢复到原始值，从⽽保持输出电压的稳定。
3.运放的⾼放⼤倍数：运放具有极⾼的放⼤倍数，这意味着即使输⼊电压有微⼩的变化，输出电压也会发⽣显著的变化。
这种特性使得运放能够迅速响应外部条件的变化，维持电流的稳定。
三、运放恒流电路的实现⽅法实现运放恒流电路的⽅法有多种，以下是其中⼀种典型的实现⽅式：1.电路组成：该电路主要由运放、负载电阻、反馈电阻和电源组成。
其中，运放负责提供输出电压，负载电阻将电压转换为电流，反馈电阻则与运放的反相输⼊端相连，构成负反馈回路。
2.电路设计：在设计电路时，需要根据所需的恒流值和负载电阻的值来选择合适的反馈电阻。
此外，还需考虑电源的稳定性、运放的带宽和失真等指标。
3.元件选择：为了确保电路的稳定性和可靠性，应选择性能优良的运放和精密的电阻。
同时，还需注意元件的耐压、耐流等参数，以确保电路在恶劣环境下仍能正常⼯作。
四、运放恒流电路的应⽤场景运放恒流电路在众多领域有着⼴泛的应⽤，例如：1.LED驱动：LED的亮度与其电流成正⽐，因此，使⽤运放恒流电路可以为LED提供稳定的驱动电流，确保LED亮度的稳定。
压控恒流源电路设计
压控恒流源电路设计压控恒流源是一种常用于电子电路设计中的电路，可以提供恒定的电流输出，并且能够根据输入电压的变化自动调节输出电流的大小。
在很多应用中，需要一个稳定的电流源来控制电路的工作，因此压控恒流源被广泛应用于各种电子设备中。
本文将介绍一种常见的压控恒流源电路的设计方法。
首先，我们需要明确压控恒流源电路的基本工作原理。
压控恒流源采用了反馈调节的方法，通过调节电路中的负载电阻，使得输出电流保持稳定。
当输入电压发生变化时，电路会自动调节负载电阻来保持输出电流不变。
下面是一种常见的压控恒流源电路设计方法：1.选择恒流源管件在设计压控恒流源电路时，首先需要选择一个合适的恒流源管件。
常见的恒流源管件有双极型晶体管和场效应管。
双极型晶体管具有较好的线性性能，适用于低电流输出的场合；而场效应管具有较低的输入阻抗和良好的驱动能力，适用于较大电流输出的场合。
根据具体需求，选择适合的恒流源管件。
2.建立基本电流源电路通过使用一个稳定的参考电流源，可以建立一个基本的恒流源电路。
根据所选用的恒流源管件，设计一个合适的基本电流源电路，并通过适当的偏置电路来稳定输出电流。
3.添加负载电压调节电路为了实现电流源的压控功能，需要添加一个负载电压调节电路。
这个电路可以根据输入电压的变化来调节恒流源管件上的负载电阻，从而实现输出电流的调节。
4.优化电路性能在设计过程中，可以通过优化电路的特性来提高压控恒流源电路的性能。
例如，可以采用反馈电路来提高电路的稳定性和线性度；选择合适的电容和电阻来改善电路的频率响应等。
总结：以上是一种常见的压控恒流源电路设计方法。
根据具体的应用需求，可以根据这个基本设计方法进行调整和改进。
在实际设计中，还需要考虑电路的稳定性、可靠性和成本等因素，并进行必要的优化和测试。
通过合理的设计和优化，可以实现一个稳定可靠的压控恒流源电路，满足各种电子设备的需求。
集成运算放大器(压控电流源)运用电路及详细解析
微分器的电路结构与积分器类似，包括集成运算放大器、 电容和反馈电阻。
微分器在信号处理、控制系统和电子测量等领域有广泛 的应用。
06 结论与展望
结论总结
01
集成运算放大器(压控电流源)在电路中具有重要作用，能够实现信号的放大、运 算和处理等功能。
02
通过对不同类型集成运算放大器(压控电流源)的特性、应用和电路设计进行比较 ，可以更好地选择适合特定需求的集成运算放大器(压控电流源)。
差分输入电路
总结词
差分输入电路是一种较为特殊的集成运算放大器应用电路，其输出电压与两个输 入电压的差值呈线性关系。
详细描述
差分输入电路的输出电压与两个输入电压的差值呈线性关系，适用于信号比较、 差分信号放大等应用。这种电路具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，能够有效 地减小外界干扰对信号的影响。
03 压控电流源的应用电路
详细描述
反相输入电路的输出电压与输入电压呈反相关系，即当输入 电压增加时，输出电压减小，反之亦然。这种电路具有高输 入阻抗和低输出阻抗的特点，适用于信号放大、减法运算等 应用。
同相输入电路
总结词
同相输入电路是一种较为简单的集成运算放大器应用电路，其输出电压与输入 电压呈同相关系。
详细描述
同相输入电路的输出电压与输入电压保持一致，适用于信号跟随、缓冲等应用。 这种电路具有低输入阻抗和低输出阻抗的特点，能够提高信号的驱动能力。
积分器可以将输入的电压信号 转换成电流信号，再通过负载 电阻转换成电压信号，实现信 号的积分运算。
案例三：微分器的应用
微分器是集成运算放大器的另一种应用可以将输入的电压信号转换成电流信号，再通过 负载电阻转换成电压信号，实现信号的微分运算。
6.1 集成电路运算放大器中的恒流源
• 镜像电流源 • 微电流源 • 多路电流源 • 电流源作有源负载
1. 镜像电流源
恒流特性
VBE2 = VBE1
I C2 = I C1 ≈ I REF
I E2 = I E1
VCC − VBE VCC = ≈ R R
无论R 的值如何， 无论 c 的值如何 ， IC2 的电流值将保持不 变。
（三极管工作状态）
1. 镜像电流源
交流电阻
& VT Ro = & IT
于T 由 于 2 的 集 电 极电 流 基本不变。 基本不变。所以交流量 & I ≈0
T
& VT Ro = & ≈ ∝ IT
一般R 一般 o在几百千欧以上
1. 镜像电流源
精度更高的镜像电流源 由于增加了T 由于增加了 3 ， 使 更加接近I IC2更加接近 REF
对于此电路R 对于此电路Rc就是镜 像电流源的交流电阻， 像电流源的交流电阻， 因此增益为
& = − βRL AV rbe
放大管
比用电阻R 就作负载时提高了。 比用电阻 c就作负载时提高了。
end
2. 微电流源
I C2 ≈ I E2
VBE1 − VBE2 = Re2 ∆VBE = Re2
很小， 由于 ∆VBE 很小， 所以I 所以Biblioteka C2也很小3. 多路电流源
4. 电流源作有源负载
镜像电流源
共射电路的电压增益为： 共射电路的电压增益为：
& β ( Rc // RL ) Vo & = AV = − & rbe Vi
运放恒流源电路
运放恒流源电路
运放恒流源电路是一种常用的电子元件，它可以将输入信号转换成
恒定的电流输出。
这种电路通常由一个运算放大器和几个外部元件组成，具有很高的精度和稳定性。
1. 运放运放是恒流源电路中最重要的
元件之一。
它是一种差分放大器，能够将两个输入信号进行比较，并
产生一个输出信号。
在恒流源电路中，运放起到了控制输出电流大小
的作用。
2. 限制反馈网络为了保证输出电流不会超过某个特定值，在
恒流源电路中需要加入限制反馈网络。
这个网络通常由一个二极管、
一个负载以及若干个固定阻值构成。
3. 参考源参考源也是非常关键的
一个部分。
它提供了基准点，使得整个系统能够工作在正确的范围内。
参考源通常由稳压器或者其他可靠性较高的元件实现。
4. 输出负载输
出负载也必不可少。
它承担着接收并处理从恒流源传来的信号，并将
其转化为所需形式（如光、磁场等）。
因此，在设计时需要根据具体
应用选择合适类型和参数的负载。
5. 控制回路控制回路主要包括对输
入端口进行采样、比较以及调节等操作，以确保整个系统始终处于正
常工作状态下，并且满足预期性能指标要求。
总之，通过上述各项技
术手段相互协同配合，在实际应用中可以有效地实现对输入信号进行
快速响应、高精度测量与控制等功能需求；同时还可以避免出现过渡
振荡、失真变形等问题影响系统稳定性和可靠性表现。
基于运算放大器的压控恒流源
第２２卷第３期２０１０年３月强激光与粒子束ＨＩＧＨＰＯＷＥＲＩ。
ＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＣＬＥＢＥＡＭＳＶ０１．２２。
Ｎｏ．３Ｍａｒ．，２０１０文章编号：ｌｏＯｌ一４３２２（２０１０）０３—０５５３—０４基于运算放大器的压控恒流源‘秦玲，赖青贵，张良，王华岑（中国工程物理研究院流体物理研究所．四川绵阳６２１９００）摘要：针对直线感应加速器校正线圈的供电需求，用悬浮负载法和接地负载法研究了基于功率运算放大器的电压控制型恒流源。
从理论计算、数值模拟和实验方面研究和对比了两种压控恒流源的工作原理、工作特性和输出结果。
试验结果表明，在两种恒流源上都能够得到预定的电流输出，悬浮负载恒流源的输出更加稳定，能够满足将来的工程运用要求。
关键词：校正线圈；功率运算放大器；压控恒流源；印制电路板；纹波中图分类号：ＴＬ５０６文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＨＰＬＰＢ２０１０２２０３．０５５３恒流源（ＶＣＣＳ）的研究历经数十年，从早期的晶体管恒流源到现在的集成电路恒流源，恒定电流在各个领域的广泛使用激发起人们对恒流源的研究不断深入和多样化。
稳恒电流在加速器中的使用是加速器结构改善的一个标志。
从早期的单一依靠磁场线圈到加入匀场环，到校正线圈的使用，束流输运系统的改进有效地提高了束流的品质［１］。
校正线圈是光刻于印制电路板上的导线圈，将其按照方位角放置在加速腔内，通电后，载流导线产生的横向磁场就可以起到校正偏心束流的作用［２］。
显然，稳定可调的恒流源是校正线圈有效工作的必要条件。
针对现在加速粒子能量的提高，对校正线圈提出了新的供电需求，本文就这一需求研究了基于功率运算放大器的两种压控恒流源，为工程应用做技术储备。
ｌ设计思路用于校正线圈的恒流源，供聚焦和补偿时使用，输出功率不大，但要求调节精度高，稳定性好，纹波小。
具体技术参数为：输出电流ｏ～５Ａ；调节范围０．１～５．０Ａ；调节精度５ｍＡ；负载电阻３．５Ｑ；纹波稳定度优于１‰（相对５Ａ）；基准电压模块型号为ＲＥＦ０１。
基于运算放大器的压控恒流源
基于运算放大器的压控恒流源
压控恒流源是由运算放大器作为主要部件而设计的压流线路。
它可以
根据实际要求，以恒定的流量维持一定压力，满足系统的要求。
【运算放大器压控恒流源的结构】
1、输入端：由电压信号源接入，输出外加偏置电压；
2、电路：主要包括放大器电路、滤波电路以及恒流电路，对外加压力
进行放大滤波；
3、恒流电路：根据外加压力，调节电流的大小，使得输出的流量恒定；
4、输出端：输出的流量由流量计测量，以调节电路输出流量；
【运算放大器压控恒流源的工作原理】
1、输入信号：输入信号(压力信号)传入后，由放大器放大信号强度，
同时去除一定波形噪声；
2、恒流控制：其中包含有流量传感器和控制电路，可以根据实际要求，调节电流的大小以达到恒定的流量；
3、输出信号：放大器放大后的信号，进入恒流电路后经由滤波，输出
稳定的流量；
4、控制调整：使用电路调整，可以调动恒流源的流量，达到控制要求。
【运算放大器压控恒流源的优点】
1、操作灵活：使用此类电路，可以实现半自动操作，易于操作；
2、性能稳定：恒流电路具有较高的可靠性和稳定性，输出的流量稳定
可靠；
3、精度高：恒流源的对流量的控制精度很高，达到多以毫米计的精度；
4、安全可靠：所有的操作都是在有安全装置的室内完成，可以确保系
统的安全性。
运算放大器 恒流
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集成运算放大器压控电流源运用电路和详细解析
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
2、集成运放旳种类
（1）通用型。性能指标适合一般性使用，其特点是电 源电压适应范围广，允许有较大的输入电压等，如 CF741 等。
（2）低功耗型。静态功耗≤2mW，如 XF253 等。 （3）高精度型。失调电压温度系数在 1μV／℃左 右， 能保 证 组成 的 电路 对 微弱 信号 检 测的 准 确性 ， 如 CF75、CF7650 等。 （4）高阻型。输入电阻可达 1012Ω，如 F55 系列等。 还有宽带型、高压型等等。使用时须查阅集成运放手 册，详细了解它们的各种参数，作为使用和选择的依据。
ui R iR
Δ
∞
－
RP
+
uo
+
输出电 压与输 入电压 对时间 的积 分
成正比。
若 ui 为恒定电压 U，则输出电压 uo 为：
uo
U RC
t
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
ui为恒定电压时积分电路uo旳波形
ui U
0
t
uo
0
t
－UOM
2、微分运算电路
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
（2）虚短。由Ado=∞，得u＋＝u－，即理想运放两个输入端旳 电位相等。若信号从反相输入端输入，而同相输入端接地，则
u－＝u＋=0，即反相输入端旳电位为地电位，一般称为虚地。
8.2 模拟运算电路 文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
8.2.1 百分比运算电路
1、反相输入百分比运算电路
根据运放工作在线性区的两条
分析依据可知：i1 if ， u u 0
而
i1
ui u R1
ui R1