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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响。在图中,U1、U2均引入了负反馈,前者构成同相求和运算电路,后者构成电压跟随器。
在实际制板测试过程中,精度会略有影响,因此推荐在PCB生产完之后,根据实际的电路,微调一下反馈电阻的值来保证精度。以达到更高的精度。
参考文献
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。
考虑得很细致啊
你好,我现在使用这个电路用来驱动步进电机(应用环境要求低噪声,所以保守采用线性方案),在把输入直接短接到GND(也就是上图到R2左侧接到GND)输出震荡所以判断是这个电流源不稳定导致。现在想使用频率响应分析仪测量一下,但是现在没搞明白这个激励信号应该往哪个位置加。希望得到你到回复,谢谢!