运放恒流源实战操作记录 -

标题: 运放恒流源实战操作记录 [打印本页]

作者: 邵123456 时间: 2023-7-29 16:25
标题: 运放恒流源实战操作记录
网上有很多的关于运放恒流源电路设计的电路，也都非常经典，目前实际项目中用到了这个经典的电路，还是记录一下经验心得和大家一起分享一下吧！
运放大家都不会陌生了吧，模拟电子中一个神一样存在的器件，可放大电压，可采样电流，电流采样又可以分为高端采样和低端采样，当然各有利弊，具体情况需要在实际电路中进行取舍，适合自己设计电路的才是最好的，没有完美的电路，所有的设计都是在性能和成本之间做出取舍，亦如人生都是在取舍之间，呃......有点扯远了，话归正题还是看看运放恒流源电路在实际应用中的操作吧。
运放恒流源电路的由来我个人认为是由运放跟随输出演变而来的，我们可以先看一下运放跟随电路，如下图一示,这个就是运放跟随输出电路

图一
运放理想放大倍数10万倍，供电电压一般是3V或者5V，运放放大的是输入信号的压差，放大10万倍的话，只能说明输入信号的压差非常接近，近似相等，我们称之为虚短。

因为运放的输入内阻无穷大，外接电阻上的电流非常小近似为0，所以运放输入端可以看做断开，称为虚断。
根据运放两大特性：虚断可知Uin=U1,因为运放内部输入阻抗可以认为是非常大，外面的2K电阻在它面前可以忽略不计（因为内阻不在一个量级上），因此可以认为运放1脚与运放内部是断开的，但是实际上是没有断开的。
虚短：可以认为运放两个输入引脚是短接的，近似相等，可以得出U1=U2，那么有了Uin=U1=U2，Uout是不是和U2是相等的呀，所以得到Uin=Uout,称之为跟随，跟随电路的优点是带载能力增强，但是在实际应用中输出引脚不能直接和输入引脚直接相连，因为引脚直接相连会容易产生振荡，可能我们在实际设计过程中并没有发现问题，但是这并不代表问题不存在，所以在实际设计时候需要在输入和输出之间加一个R7电阻（如下图二），阻值不要太大，一般100R就可以，目的是破坏振荡条件。

图二

作者: 邵123456 时间: 2023-7-31 07:57
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有了运放跟随电路的铺垫，我们一起来看下运放恒流电路图三示。

图三

与运放跟随电路相比较增加了运放正输入端的输入电压，增加了后面的恒流负反馈电路。电路正常运行情况下C点电压等于1V，根据虚短特性A点电压等于C点电压等于1V，1V/50R=20mA,电路恒流为20mA，那这个电路目前可以正常工作吗？
我们一起来分析一下：初始上电运放没有输出，Nmos管不通，A点电压为0V，随着开通时间延长，D1导通，C点电压逐渐建立，运放逐渐有输出电压B点电压什么时候达到Nmos管的Vgs导通阈值时，Nmos管才会导通，然后A点才会有电压，因为运放理想放大倍数是10万倍，所以要想运放输出稳定，需要C点电压等于A点电压，运用虚短概念

作者: 邵123456 时间: 2023-7-31 14:00

邵123456 发表于 2023-7-31 07:57
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有了运放跟随电路的铺垫，我们一起来看下运放恒流电路图三示。 ...

当Vgs=0.55V时候Nmos管开始导通，此时Nmos管处于放大状态，假设此时A点电压等于C点等于1V，加上Vgs,那B=A+C=1V+0.55V=1.55V也就是说此时需要B点电压对地1.55V才能保证A点电压正常输出1V，但是实际上需要等到Vgs=0.7V时，A点的电压才能稳定到1V，也就是说需要B=1.7V才能稳定输出A=1V电压，且此时的运放供电电压要大于1.7+1V才能正常工作，否则A点无法正常输出1V，实战测试出来的效果，当A点输出1V时候电流恒定40mA，计算此时的Rdson乘上电流就是MOS管两端的压降，那负载供电电压减去A点和Vrdson上的电压即为负载两端的电压，Vr除以恒流电流，即为负载值。

作者: ljfljfljf321 时间: 2023-8-26 16:36
讲的很清楚，学习了

作者: nlming 时间: 2023-9-2 20:08
收藏起来慢慢看，顶起来

作者: sgq657785 时间: 2023-10-10 10:36

邵123456 发表于 2023-7-31 14:00
当Vgs=0.55V时候Nmos管开始导通，此时Nmos管处于放大状态，假设此时A点电压等于C点等于1V，加上Vgs,那B=A ...

电流怎么是40mA了？

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