微安級數控恒流源的設計
為了使電路的應用更為廣泛,可以采用圖3所示的電路結構。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/180732.htm
此電路通過差分放大器的拓撲形式解決了恒流源負載不共地的問題,負載是接在輸出與地線之間。在此電路中,由于采用了差分結構,因此需慎重選擇電阻,其中Rl和R2,R3和R4,R5和R6分別相等,如果這三對電阻選得不對稱,將會嚴重影響輸出電流的精度。通過運放“虛短虛斷”的原則,可以計算出在此電路中DA轉換器輸出lV的電壓對應恒流源電路的輸出電流為10 μA。
3 運用儀表放大器設計微安級恒流源電路
差分放大型電路雖然解決了恒流源負載不共地的問題,但電路結構較復雜,而且由于使用了三對大阻值精密電阻,器件難以購買,使得電路的成本大大提高,通用性降低。但是,可以基于上述電路思想,運用新型運算放大器設計出簡單廉價的高精密微安級數控恒流源。圖4所示電路是采用儀表放大器INAll8結合運放設計出的高精密微安級數控恒流源。
INAll8是美國B-B公司生產的精密儀表放大器,具有精度高和共模抑制比高的優(yōu)點,適合對微小信號進行不失真的放大。INAll8由三個運算放大器組成差分放大結構,其內部結構圖如圖5所示。
其中運放A1、A2的作用是為了提高放大器的輸入阻抗和提供放大(其放大倍數由Rg決定),Al、A2分別對Vin-和Vin+進行電壓跟隨,A3和4個60k Ω的電阻組成差分放大器。
在圖4所示電路中,根據運放“虛短虛斷”的原則,負載電阻R2上流過的電流值由式(2)計算得出。
電路中Rg的穩(wěn)定性和溫度漂移對增益有影響,應采用高精度、低噪聲的金屬膜電阻,OPA盡量采用高阻抗運算放大器,以減小偏置電流所帶來的誤差。如選用普通的運放OPAl77,Ib的誤差達到±15nA;選用高速精密運放OPA602,Ih的誤差降為±1pA;選用靜電計級運放OPAl28,Ih的誤差僅為±75fA。
4 小結
INA118通過內部集成的六個精密電阻與運放組成差分放大結構,解決了元器件選擇困難,電路成本高的問題。整個電路結構也解決了恒流源負載不共地的問題,在微弱信號采集和處理等實際工程應用中具有較高的實用價值。
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