解析基于电流输出电路技术的多款实用电路案例

　　若电流或电压输入参考地，则必须使用电平转换。 有多个电路可以实现;而图8中的系统在很多场合下都适用。 这款简单的电路采用接地电流源驱动直流电源上的电流镜，从而驱动负载。 注意，电流镜可能有增益，因此信号电流不需要像负载电流那么高。

　　图8. 电平转换电流镜

　　目前为止，我们讨论的电路都是单极性的--电流在一个方向上流动--但双极性电流电路也是可行的。 最简单、使用最广泛的当数Howland电流泵，如图9所示。这款简单的电路有很多问题： 它对电阻匹配的精度要求极高，以获得高输出阻抗;输入源阻抗会增加R1电阻，因此它的数值必须非常低以最大程度降低匹配误差;电源电压必须比最大输出电压高得多;并且运算放大器的CMRR性能必须相对良好。

　　图9. Howland电流泵 双极性电流输出

　　现在，高性能仪表放大器售价不高，因此使用一个运算放大器、一个仪表放大器和一个电流检测电阻组成双极性电流源极为方便，如图10所示。这类电路比Howland电流泵要更为简单，不依赖于电阻网络(除了集成仪表放大器的那种)，且电压摆幅在每个电源的500 mV以内。

　　图10. 双极性电流运算放大器

　　目前为止，我们讨论的电路都是具有精密电流输出的放大器。 当然，它们能够与固定输入一同使用，提供精密电流源，但构建一个更简单的双端电流源也是可行的。 低电流基准电压源ADR291 具有10 μA左右的待机电流，典型温度系数为20 nA/℃。 如图11所示，加入负载电阻后，则3 V至15 V电源范围内的基准电流为(2.5/R + 0.01) mA,其中R为负载电阻，单位是kΩ。

　　图11. 双端电流源

　　若精度不是问题，且只要求刚性单极性电流源，则可以采用耗尽型JFET和一个电阻组成电流源。 如图12所示，这种配置在温度发生变化时并不十分稳定，且对于给定的R值，各器件的电流可能有相当大的差异，但该配置简单而廉价。

　　图12. JFET电流源

　　最近，我需要为某些LED设计电源。 有一些工程师朋友认为我在设计供LED进行调光的可变电流源时会遇到一些困难。 事实上，我只是简单地改装了笔记本电脑的“黑砖头”电源(花几美分从跳蚤市场买的)就搞定了。 图13显示的是经过简单修改的电源电路，可为LED提供恒定电流。 采用小输出电流，它可以固定输出电压正常工作。

　　图13. 修改黑砖头开关电源以提供限流输出

　　为了得到可变的电流，将基准电压--来自黑砖头或本地--施加于P1和P2所代表的电位计。 OPA2和MOSFET通过R1输出小电流，在其上产生压降。 负载电流流过检测电阻。 若检测电阻上的电压由于负载电流超过R1上的压降而有所下降，那么OPA1输出将上升，覆盖砖头中的电压控制，并限制其输出电压，防止输出电流超过限值。