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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。