运放电流源：Howland电流泵 行业, 领域

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关键字：Howland电流泵   运放   电流源   电流镜   反馈  
由麻省理工学院Brad Howland发明的运放电流源得到了广泛使用，在电路设计领域已广为人知。不过对于不熟悉这一行业的人来说理解起来可能有些难度。下面从比较简单、大家熟悉的电路开始做一些解释。
第一个要讨论的电路是运放电流镜，如下图所示。






运放的反相(-)和同相(+)端输入电压等于：




当运放正常工作时，v- = v+，可以推导出：




运放输入电压仅取决于RL的参考地，它在相对于地的vL上浮动；





输出电流独立于vL和负载电阻RL。决定iL的是Rf+上的电压，这个电压必须与Rf-上的电压相同，而不管v- = v+ 是多少，而且Rf上的电压也不取决于地。

接着通过将输入源变为电压把电流镜修改为下图所示的第二种电路，并将Rf+返回到vR。




当v- = v+ 时，



首先，让vR = 0 V，形成单运放的差分放大器。在运放的输入电压相同(v- = v+ ),的情况下，




然后让vR =VOS，后者是恒定的偏置电压。得到




将Rf+连接到非地点的结果是将输出电压提高相同的数值。

对于vR的第三种变化，我们要耐心一些，并设vR = vO。针对要求的运放输入条件(v- =v+ )，vI=0V。vI≠ 0V的设置会使v+总是大于v-，运放输出将增加，直到达到其输出范围的上限。为了使电路正确工作(v- =v+ )，v+ /vO必须小于1。在vO到Rf+处施加过大的电压将影响到vI乘vO，也就是：




这是施加到Rf+的反馈电压必须降低的数值。