電流源(08-100)

　　假設(shè)我們要設(shè)計(jì)一個(gè) 20 mA 的電流源，我們決定采用 1 伏特的置位電壓、誤差為1% 的 49.9 歐姆置位電阻(實(shí)際值)。我們把每個(gè)衰減器電阻設(shè)置為 1M 歐姆。2M 歐姆與 49.9 歐姆并聯(lián)，實(shí)際上就是 49.9 歐姆 (49.89887550)。寄生阻抗為 2M 歐姆。

　　開關(guān)電容壓控型單運(yùn)算放大器電流源

　　使用開關(guān)電容可以很方便地設(shè)計(jì)出差分放大器，圖7給出其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

　　圖 7 開關(guān)電容差分放大器

　　這是一個(gè)兩級(jí)時(shí)鐘系統(tǒng)，其中：

　　第一級(jí)為電壓采集;

　　第二級(jí)為電荷傳輸。

　　時(shí)鐘為重疊式，內(nèi)置死區(qū)，采用所謂“先斷后連”的機(jī)制，確保無論以何種方式調(diào)用它時(shí)兩級(jí)的開關(guān)都不會(huì)同時(shí)打開，即便瞬間同時(shí)打開的情況也絕不會(huì)出現(xiàn)。

　　在電壓采集級(jí)，將運(yùn)算放大器的輸出端直接連接至負(fù)輸入端。負(fù)反饋使其電勢(shì)與正輸入端(接地)相同。將與輸入電容相鄰的一側(cè)設(shè)置為 Vinpos，而反饋電容一側(cè)的相鄰側(cè)也設(shè)置為接地。

　　在電荷傳輸級(jí)，輸入電容的輸入電壓變?yōu)?Vinneg。如果電壓改變的話，必定會(huì)產(chǎn)生一定量的電荷。其電量計(jì)算如下：

　　電荷必須流經(jīng)反饋電容，也就是要通過改變 Vout 來實(shí)現(xiàn)，如下所示：

　　其中包括采樣保持電路，以便在電荷傳輸結(jié)束時(shí)對(duì)輸出進(jìn)行采樣，并將其轉(zhuǎn)換為持續(xù)信號(hào)。

　　增益是兩個(gè)電容之比的函數(shù)。如果電容值相同，則增益為 1。

　　為了更好地了解開關(guān)電容電路，建議您參閱賽普拉斯半導(dǎo)體公司提供的應(yīng)用手冊(cè) AN2041(了解開關(guān)電容模擬塊)。

　　使用賽普拉斯的 CY8C27x74 可編程片上系統(tǒng)，我們能用單個(gè)開關(guān)電容模擬塊構(gòu)建一個(gè)如圖8所示的電路。

　　圖 8 開關(guān)電容差分放大器電流源

　　如果輸出電壓偏離軌高達(dá)3/4V，則放大器輸出緩沖器可輸出/吸入40mA電流。采用這種部件，我們可以實(shí)現(xiàn)最多 4 組這樣的電流源。

　　還有很多種方法來構(gòu)建可利用單位增益與正反饋的電流源。