一种由运放组成的恒流源电路

恒流源电路图
这是一种由运放组成的恒流源电路。
原理分析:
1. opa
opa (集成运算放大器)具有开源增益高,输入阻抗大,输出阻抗小的特点。
2. mos管工作原理
我们知道三极管是利用 ib 的电流控制 ic 的电流,属于电流控制电流器件。
而mos则是利用ugs的电压去控制电流 id 的,所以说 mos 管是电压控制电流的器件。
对于n沟道增强型的mos管,当ugs>ugs(th)时,mos就会开始导通,如果在d极和s极之间加上一定的电压,就会有电流id产生。
在一定的uds下,d极电流id的大小是与g极电压ugs有关的。
我们先来看一下mos管的输出特性曲线,mos管的输出特性可以分为三个区:截止区、恒流区、可变电阻区。
截止区 :当满足 ugsugs(th),且 uds 可变电阻区在输出特性的最左边, id随着uds的增加而上升,两者基本上是线性关系 ,所以可以看作是一个线性电阻,当ugs不同电阻的阻值就会不同,所以在该区mos管相当就是一个由ugs控制的可变电阻。
击穿区在输出特性左边区域,随着uds增大,pn结承受太大的反向电压而被击穿,工作时应该避免让管子工作在该区域。
根据mos管的输出特性曲线,比如下图是取uds=10v的点,然后用作图的方法,可取得到相应的 转移特性曲线 。
转移特性是表示uds不变时,id与ugs之间的关系。
在上图的转移特性曲线上,我们可以看到当ugs大于4v时,id大幅度增加,而当ugs到达5v以上时,id基本没有什么大变化了。
恒流源工作原理
此电路是一个负反馈电路,由采样电阻r3实时反馈负载电流,当负载电流变大时,运放反相输入端的电压比正相输入端的电压高,运放输出低电平,使三极管截止,触使负载电流减小;
当负载电流变小时,运放反相输入端的电压比正相输入端的电压低,运放输出高电平,使三极管导通,触使负载电流曾大。因此,负载电流经过采样电阻的实时反馈下最终达成恒定的稳定电流。
电阻r2起缓冲限流的作用,一般选取1k~100k之间;通过调节电位器rp即可改变恒流源电流的大小,可以根据实际需求选择合适的电位器及电阻大小;稳压管d的作用是为电位器提供恒定的电压,防止因为电源的波动而引起运放正输入端电压不稳定,导致负载电流有波动。
三极管q1为npn类型,使用时根据实际电压、电流的要求选择合适的三极管,若功率大需考虑散热的要求,做好散热措施。
此电路看似简单,实际原理是当采样电阻的电压变化时,直接反馈到运放的反相输入端,它与同相输入端电压的差值被运放放大,输出控制三极管的基极电流,改变三极管的内阻,从而改变发射极与集电极间的电压降,从而使采样电阻的电压保持不变,以达到负载电流恒定的目的。
此处的三极管处于放大区, 随着输入端电压差值被运放放大,使得三极管的导通程度不一样,通俗一点就是,电流大了,少导通一点,电流小了,多导通一点。


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