镜像电流源

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由上式可知相对误差项为
$& 也 就 确 定 了 ， 因 而 输 出 电 流 #* 随 之 确 定 。 )’) 电流控制镜像电流源 如图 )=@> 为电流控制镜源电流源。同理， 由理想 运算放大器的性质可得： ’* 上 的 电 压 和 ’% 上 的 电 压 相等， 电阻 ’ * 上的电流即是负载上的输出电流 #*。镜 因此输出电流 像电压 $&(#%’ %， （’ % ’ *） ・ #*?$& ’ * ? #% 式中 #% 为输入电流。 我们可以把 #* 看作是 #% 的具有一定比例关系的
!’"
双电源供电电流源 当电流源负载阻抗较大> 或输出电流超出运算放
大器带负载能力时> 电流源需提高供电电压或增加功 率输出级。这时采用双电源供电可以很方便地构成各 种应用电路， 电路如图 +、 图 ? 所示。 在图 + 电路中， 根据上述放大器构成的镜像电流 源原理， 把功率管 @ 的发射极接在放大器 : 的电源地 上， 也就是与输入电压信号共地。这样加在电阻 % * 两 端的镜像电压 #$ 与输入电压 #& 相等， 电阻 % * 上的电 流即是输出电流 !*=#$ % *=#& % * ， 此电流源的输出动 态范围由功率管的供电电源大小及其最大电流 输 出 能力决定。电路中仅增加了一个功率管， 因此只能输 出直流电流。图 + 中 AB 为运放电源C’(B 的地， A) 为功 率管电源 ’() 的地。
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因此应选择共模抑制比高和开 环 放 大 倍 数 大 的 运算放大器， 以减小输出电流的误差。 取样电阻 ’ * 的精度对恒流源的精度也有一定影 响。为方便分析， 我们假设放大器是理想运算放大器， ） ， 则 设取样电阻值为 ’ （ ! 为相对误差， * <D!
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（2 ）
图 + 双电源供电直流电流源电路 运算放大器后级增加一个甲 在图 ? 所示电路中， 乙类互补对称电路， 可以提高电路的输出能力。取样 电阻 % * 的两端分别接到放大器的电源地 AB 与放大器 同相端。根据上述原理我们易得到： 取样电阻 % * 两端 图#
（G ）
一组电源供电的电流源电路
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+DD+E D$% ； )F3GG
（+DE+E） $*?, 式中 , 为运算放大器的开环放大倍数； F3GG 为共模 抑制比； 差电压。 化简解得
+DD+E 项为折合到放大器输入端的共模误 )-.’’
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式中 $% 为输入电压； $& 称为镜像电压。 我们可以把 #* 看作是 $% 的具有一定比例关系的 镜像， 由上式可知， 输出电流与镜像电压 （或 输 入 电 压） 成正比。’ * 一定时， 当输入电压 $% 确定， 镜像电压
引 言
电流源是一种应用广泛的基本电路单元， 但在以 往的文献中介绍得比较少， 给使用者带来不便。笔者 在研究电流源的过程中， 依据镜像电流源原理以及理 想运算放大器虚断、 虚短的性质， 实验了多种由运算 放大器构成的电流源应用电路，均取得了较好 的 效 果。与已有的电流源电路负载只能接地或只能浮地的 特点相比，文中所述电流源最突出的特点是其负载 ; 端 （见图 ) 所示） 既可以接地， 又可以浮地， 应用起来 非常灵活。该系列电流源可以作直流电流源， 也可作 为交流电流源； 可以作小功率信号电流源， 还可以作 大功率电流源。这些电流源能够非常方便地构成不同 使用条件下的实用电路。 图< 基本镜像电流原理图
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流 !*=#$ % * = !& % & ! % * 。 使 用 时 应 注 意 电 流 互 感 器 原、 副边同名端的方向， 以确保正确的输出电流方向。
图<
电流互感器输入 !"! 变换电路 图? 双电源供电大动态范围大功率交流电流源电路 一组电源供电的电流源电路 镜 像 电 流 源 的 特 点 是 镜 像 电 压 #$ 必 须 是 浮 动 的。如前所述， 采用输入隔离或双电源供电方式， 可以 很方便地实现这个要求。而通过巧妙地电路设计也可 以构成只用一组电源供电的镜像电流源电路。 源C’(B 的地， A) 为电源C’() 的地。
由式 （< ） 可以看出， 决定 测 量 误 差 的 最 大 因 素 不 是对信号的采样速度和采样点数， 而是对 !="> 采样的 量化误差和对 .%4=)!"# $> 和 417=)!"# $> 计算时的 舍入， 它们都可以归结为 ?@A 的有限字长效应。简单 地， 假设采用 B) 位 : ?， 则量化误差为 B !*<+ ， 而等 式右边的分子分母对误差呈同方向变化， 因此最终得 到的计算结果的误差已经很小了。 （) ） 采用适当的算法， 可以通过多种手段使基于
受放大器输出能力的限制， 主要由电源 *’+) 动态范围 的大小和功率管的电流输出能力决定。 图 ? 中 AB 为电
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D#& FB )#" E % B =DB )#" F#B E % )
简化该方程易得 :B 的输出电压 #B=#)F#& ， :B 的
输出电流 ! B =D# B F# ) E % < =F#& % < ， 因 而 电 阻 %+ 上 的 （下转第 B! 页）
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由此可见， 要提高恒流源的精度， 应选择 ! 较小 的高精度电阻。
" 应用电路 !’< 电压互感器输入 ! E# 变换电路 如图 ! 所示， $% 为 输 入 电 压 ， " 为电压互感器变
比。 由上述原理可知： 互感器二次侧电压 $% " 与镜像 电压 $& 相等， $&($% " 。输出电流 #*?$& ’ * ?$% " ’ * 使用时应注意电压互感器原、副边同名端的 方 向 性 （图中 H 代表互感器的同名端） ， 以确保正确的输出电 流方向。
镜像， 由上式可知， 输出电流与输入电流成正比， 电阻 当输入电流 #% 确定， 则输出电流 #* 也随 ’ *、 ’ % 一定时， 之确定。 由以上分析可知， 在电流源的动态工作范围内 A 无 论是电压控制的镜像电流源还是电流控制的镜 像 电 流源， 其输出电流只与输入电压、 输入电流成线性关 系， 与负载 阻 抗 )* 无 关 ， 与负载接地或浮地也无关。 为分析方便， 我们假设负载接地。
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（2 ）电压控制镜像电流源
（K ）电流控制镜像电流源
图)
由放大器构成的镜像电流源原理图
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,&-./01.2& 3-2450-6-7/ 8 974/056-7/2/1%7大器都工作在共模输入状
态下， 加之放大器的开环放大倍数不为无穷大， 因此 电流源的输出阻抗不可能为无穷大， 输出电流必然存 在误差。 以电压控制镜像电流源为例， 图 )=2> 的等效电 路如图 " 所示B)C。