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电流源电路howland电流源电路(二)

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

根据上一小节的要求和howland电路设计原理。方案设计如下图:

电路选用最大可以输出200mA的大电流运放OPA551。使用单运放来实现高精度的正负电流输出。OPA551的最大失调电压为5mV。而本设计要求的最大输入信号为7.071V。因此失调电压的影响会小于0.1%。电流流过的四个高精度电阻R5-R8形成的电压信号作为反馈信号反馈给正输入端电阻R4。使用四个电阻的原因是,四个电阻可以分担输出的电流,保证电阻的产生的热量远低于额定功率; 再则这样可以匹配出更精确的阻值。在实现生产中,也可以减小电阻的随机误差。为了保证精度,R1-R4的电阻值推荐选用0.1%(千分之一)精度的电阻值。C1是用来限制电路带宽,同时对滤降频率较高的噪声的。

接下来,我们用TI免费的仿真软件TINA对其进行仿真。仿真结果如下:从仿真结果来年,这个设计误差会小于0.2%。

这个电路还可以进一步作改进设计,如下图,将反馈电压信号经过一个高精度运放OPA188作跟随反馈给R4. 这样可以保证反馈信号的不会受到输入信号的影响。在图中,U1、U2均引入了负反馈,前者构成同相求和运算电路,后者构成电压跟随器。

 

在实际制板测试过程中,精度会略有影响,因此推荐在PCB生产完之后,根据实际的电路,微调一下反馈电阻的值来保证精度。以达到更高的精度。

参考文献

  1. Pedro Bertemes-Filho, Alexandre Felipe, Volney C. Vincence ,“ High Accurate Howland Current Source: Output Constraints Analysis,” Circuits and Systems, 2013, 4, 451-458 . http://dx.doi.org/10.4236/cs.2013.47059 
  2. Tim Green, The Improved Howland Current Pump. https://www.google.com.hk/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CCsQFjAB&url=http%3A%2F%2Fe2e.ti.com%2Fcfs-file.ashx%2F__key%2Ftelligent-evolution-components-attachments%2F00-18-01-00-00-19-28-47%2FImproved-Howland-Current-Pump.ppt&ei=ffYCVITEO8z58QXpyYHAAw&usg=AFQjCNGGB-2EOjMSVkur47U9Yi5VNy6-cw&bvm=bv.74115972,d.dGc&cad=rjt

使用四个电阻的原因是,四个电阻可以分担输出的电流,保证电阻的产生的热量远低于额定功率; 再则这样可以匹配出更精确的阻值。在实现生产中,也可以减小电阻的随机误差。

考虑得很细致啊

感谢你的关注,这个设计是用于实际产品的,好多实际的问题需要考量。

我想请教一下,这个电路我仿真了一下,结果也是一样的,可是和我想象中为什么不一样,这个电路电阻不对称啊,那样输出电阻就不是无穷大了,可结果为什么能够恒流?

想问一下实际电路的频率特性怎么样?或者说测试用的输入电压频率为多大?

你可以算一下,会发现电流之和(R5--R8)以及R1/R2 有关 

请问下,书上不是说这个电路的电阻R1、R2、R3、R4不是相等么,为什么这里使用了10k和2k,是为了电流的放大么

书上说的是R1/R3==R2/R4   保证输出阻抗无穷大

作者竟然用的是五笔输入法。

你好   请问那个电流的波形是用TINA中那个工具测的    TINA仿真软件中的示波器选项只能测电压呀

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