用两只仪表放大器制作精密的电压-电流源

很多设计都需要精密的压控电流源，尤其是在可变负载情况下。通常的方法是使用几支运放和一些无源元件，但由于元器件特性不理想而会有固有的误差，如有限的开环增益、共模抑制、偏置电流和补偿电压。采用运算放大器的设计可能需要使用设定增益精密电阻，以及保持稳定的额外电容。另外，有些电路设计提供的电流并不与输入电压直接成正比。例如，图1中的电压-电流转换器就要求集电极电流约等于射级电流，并且只提供一个方向的电流。



图1，电压-电流转换器的基础是集电极电流约等于射极电流，并只沿一个方向提供电流。

　　使用两支仪表放大器和两支电阻，可以构造一个0.01%精度的压控电流源（图2）。该电流源有±10V的输入电压摆幅，与输出电流成正比。即使在高达90mA输出电流时也能保持高精度。Analog Devices公司的AD620小功率低漂移仪表放大器提供电路控制和误差校正，但不是输出电路的一部分。因此，Q1和Q2可以替换为大功率晶体管，以实现更高的输出电流。可以将仪表放大器配置成从1~10000的任意增益，以适应低于1mV的输入信号。简单地在IC1和IC2的输入端跨接一个电阻，就可以实现所需的增益。



图2，这款制作方便的电压-电流转换器可在一系列情况下提供较高的精度。

　　第一个仪表放大器IC1控制推挽输出级的基极电压。电阻与二极管偏置Q1和Q2，以消除交越失真。IC2提供误差校正，以及处理基射电压的增量。误差电压（D1/D2结与输出电压的测量差值）送至IC1的基准脚，并与输入电压相加。相加结果就是一个与输入电压成正比的输出电流。此电路在±10V输入范围内实现了0.01%的典型直流精度，以及1kHz时输出电压为±5V峰峰值的1.5%典型交流精度。

　　计算输出电流的方程为：



　　其中



　　因此，



　　或



　　此电路提供宽的输出范围，以及与输入电压直接成正比的输出电流，并有高的线性度和精度（图3）。



图3，图2中的电路提供宽的输出范围，输出电流与输入电压成正比，并实现高线性度和精度。