科技資訊2013 NO.14TECHINOL oGY INFOFMATION動(dòng)力與電氣工程恒流源實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)D(浙江大學(xué)城市學(xué)院信息與電氣工程分院浙江杭州 310015)摘要:在模叔電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,一般都沒有開設(shè)恒流源電路實(shí)驗(yàn)。事實(shí)上,恒流源電路是一種應(yīng)用廣泛的電路。為此,設(shè)計(jì)了兩個(gè)恒流源電路,分別為負(fù)載懸淳式和負(fù)曩接地式兩大類型,通過PSpice仿真與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,使學(xué)生充分了解恒流源電路的工作原理以及影響因素,掌握其設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞:恒流源PSpice 集成運(yùn)算放大器 仿真中圖分類號:TM933.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1672-3791(2013)05(b)-0118-02恒流源,是一種能向負(fù)載提供恒定電的燒壞，但是在軟件仿真當(dāng)中不必?fù)?dān)心。在根據(jù)疊加定理,可知運(yùn)放IC1同相輸出流的電路,在電阻的測量.溫度的測量.金圖1中選取負(fù)載RL,設(shè)置其Value={RL},放端 電壓為:屬楊氏模量的測量等許多場合中得到了廣置參數(shù)元件PARAM ,并在其屬性中增加一R泛應(yīng)用"。目前,在國內(nèi)常見的模擬電子技行RL=1.5 Q ,保持V1.R1不變,在分析設(shè)置V.="R+k,+VrR+R(3術(shù)實(shí)驗(yàn)教材中,少見有恒流源電路的實(shí)驗(yàn)里選擇DCSWEEP ,掃描變量選擇全局參數(shù)由于集成運(yùn)放IC2實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)內(nèi)容，為此，有必要將-一些典型實(shí)用的恒流RL,設(shè)定RL變化范圍為從0.10~10,步 跟隨器電路 ,其目的是為了將輸人端與輸源電路引入實(shí)驗(yàn)教學(xué),以增進(jìn)學(xué)生的理解。進(jìn)為0.1 a,進(jìn)行仿真計(jì)算，即可得到流經(jīng)負(fù)出端隔離 ，避免輸入信號對輸出產(chǎn)生影響，.Cadence公司的OrCAD/ PSpice16.3(本載電流IRL的圖形,從中可知:當(dāng)負(fù)載電阻所以有:文簡稱PSpice)是-套功能強(qiáng)大的EDA軟RL在0~7.50時(shí),輸出電路IRL為1A,當(dāng)負(fù)V=V =IoxR2(4件,日益成為世界上越來越多的科研和工載為9 Q時(shí),IRL=985.6mA,誤差為1.44%; .又因?yàn)閂g=loxR, +V2(5程技術(shù)人員進(jìn)行仿真計(jì)算的必備工具,利當(dāng)負(fù)載為10 Q時(shí),IRL=975.2 mA,誤差為考慮到集成運(yùn)放IC1近似為理想，兩個(gè)用軟件進(jìn)行電路的輔助設(shè)計(jì),對于在真實(shí)2.48%。事實(shí)上,對于大電流恒流源而言,負(fù)輸入端電壓相等:當(dāng)中不方便試驗(yàn)的-些因素(如變化的負(fù)載電阻-般很小，所以該恒流源在負(fù)載為V.=V_(6)載.溫度等)都可以進(jìn)行仿真。本文運(yùn)用0~8 Q范圍內(nèi)，精度都很高,實(shí)用性強(qiáng)。如在電路中取R1. R2. R3. R4相等,聯(lián)系PSpice仿真工具,設(shè)計(jì)了兩個(gè)高精度的恒流果學(xué)生在實(shí)驗(yàn)使用時(shí) ,輸人電壓V1-開始以 上(2)- (6)式，即有流經(jīng)負(fù)載RL的輸出電源電路，利用其強(qiáng)大的仿真功能和方便易不要調(diào)大,否則很容易燒掉負(fù)載。用的圖形后處理功能,對恒流源電路的負(fù)1.3電路的溫度特性分析10=R(7;載影響以及溫度影響進(jìn)行了仿真分析,結(jié)設(shè)計(jì)的恒流源電路除了要考慮負(fù)載特從以上分析可知,該電路輸出電流I0果證明是可行的,運(yùn)用PSpice的分析方法也性外，還需要考慮環(huán)境溫度可能產(chǎn)生的影與負(fù)載RL無關(guān),所以是恒流源電路。如在圖.具有很好的借鑒意義21。響。在本電路中,選取負(fù)載電阻RL=1.5 n,中取V1=2.5 V,Rf=250 q,R1=10 k0,功率2W,設(shè)置電路工作環(huán)境溫度分別為-RB=20 Q ,晶體管選Q2N3904,即可以得到負(fù)載懸浮式的恒流源實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)50C-50 C,步進(jìn)為1 C,在軟件中對電路輸出電流為10mA的恒流源電路。1.1理論分析進(jìn)行溫度掃描分析，可得到圖形，實(shí)驗(yàn)電路如圖1,在該電路中,負(fù)載RL從圖中可知，當(dāng)溫度在一-50 C~0 C時(shí)，2.2負(fù)載特性分析串接在集成運(yùn)放反向輸入端與晶體管Q1發(fā)輸 出電流IRL隨溫度近似線性增長;當(dāng)溫度在ORCAD軟件當(dāng)中建立電路圖，選取射極之間。由Q1.R2、RL構(gòu)成了負(fù)反饋支在0 C -50 C時(shí),輸出電流IRL=1A。當(dāng)溫度負(fù)載RL為可變負(fù)載，變化范圍為從0.1 a .路,在晶體管Q1工作在正常的放大區(qū)條件在-50 C時(shí),IRL=858 mA,誤差為14.2%;當(dāng)?shù)?k日,步進(jìn)為1 n, 進(jìn)行仿真計(jì)算,即可下,考慮集成運(yùn)算放大器輸人阻抗極高,可溫度在-10 C時(shí),IRL=971 mA,誤差為2.9%。得到流經(jīng)負(fù)載電流IRL的圖形。近似為理想運(yùn)算放大器。根據(jù)理想運(yùn)放的所以對于該1A恒流源電路 ,實(shí)際工作中最從圖中可知:負(fù)載電阻RL在0 0~1.1 kQ .特點(diǎn),利用“虛短”特性,可知流經(jīng)負(fù)載RL的好選擇在溫度為0C以上,這樣能更好保證時(shí),輸出電路IRL為10 mA;當(dāng)負(fù)載為1.5 kQ時(shí),IRL=7.94 mA,誤差為2%;當(dāng)負(fù)載為2 kQ電流:電流的精度。時(shí),IRL=6. 18 mA,誤差為3.82%。In=Im-R(12負(fù)載接地式恒流源實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)所以為保證該10 mA電流源精度,負(fù)載該電流只與輸人電壓V1和R1有關(guān),與最好不要超過1.5 K0.目前,工業(yè)過程控2.1理論分析RL無關(guān),故是恒流源電路。通過改變輸入電設(shè)計(jì)的負(fù)載接地式恒流源電路如圖4,制中常用的恒流負(fù)載- -般在0~7500,通壓V1和R1,就可以實(shí)現(xiàn)恒流范圍的變化。由于集成運(yùn)放IC1.1C2輸入阻抗極高,可近過采用該電路,大大增加了負(fù)載能力。1.2負(fù)載特性分析2.3電路的溫度特性分析本例中設(shè)計(jì)的恒流源電流較大，對負(fù)載似為理想運(yùn)算放大器。在圖中,針對集成運(yùn)在本電路仿真中,選取負(fù)載電阻為250的功率有一定要求,如果使用者不注意恒放IC1,其反向輸入端電壓為:Q,設(shè)置電路工作環(huán)境溫度分別為-50流源的負(fù)載特性,就可能會(huì)導(dǎo)致負(fù)載電阻V_=VER+R2)口~50C,在軟件中對電路進(jìn)行溫度掃描①作者簡介:周利祥(1990,8-),漢族，男，浙江省杭州市人，本科在讀,自動(dòng)化0903班學(xué)中國煤化工張科紅(1978,12-),漢族，男,湖北省公安縣人,碩土研究生，實(shí)驗(yàn)師,主要從事:MYHc N M H G驗(yàn)教學(xué)和研究.118 科技資訊SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONSCENCE & TEGNOLOY OCMAION科技資訊動(dòng)力與電氣工程[2]劉東梅,陳飛鳴,王曉媛.基于OrCAD/ PSpice15.7的無損均勻線實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2011,28(4):73-75.3] 秦玲,張良，賴青貴,等.基于功率運(yùn)算岸放大器的恒流源技術(shù)研究[J].通信電源技術(shù),2007,24(1):43-46.+PAALSTEASL吉圖1負(fù)載懸浮式的恒流源電路R2_V8言10KbyD 。-.15VdC108R31ok。vec。多RIG°唱do哈PARAMETERS:vERL(RI負(fù)載接地式恒流源電路分析，即可得到電流圖形。性主要取決于集成運(yùn)算放大器以及采樣電阻，從圖形中可知,當(dāng)溫度在-50 C，所以在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中要注意選擇高精度的運(yùn)IRL=9.997 mA,誤差為0.03%;當(dāng)溫度在算放大器芯片(如OP07等)以及溫漂小的電阻+50C時(shí),IRL=9.996 mA,誤差為0.04%。所(普通電阻的溫漂系數(shù)大約在0.05%/ C以上,以對于該10mA電流源,溫度的影響不大。此電路中R可選取溫漂系數(shù)為S x 10-4%/ C的值得注意的是,同樣要用該電路實(shí)現(xiàn)一個(gè)電阻),要根據(jù)電流的大小選擇合適的晶體管1A的電流源時(shí),其溫度敏感度將大大增強(qiáng)?；驁鲂?yīng)管!。目前,該兩種電路已分別在某工業(yè)控制產(chǎn)品中得到了應(yīng)用,通過在實(shí)3結(jié)語驗(yàn)項(xiàng)目中引入這兩個(gè)電路,讓學(xué)生得到了本文介紹了兩種簡單實(shí)用的恒流源電訓(xùn)練,了解了恒流源電路的原理及應(yīng)用特路，分別是負(fù)載懸浮型與負(fù)載接地型,并在.點(diǎn)。ORCAD/PSPICE16.3軟件中分別舉例實(shí)現(xiàn)了一個(gè)1A的電流源以及一個(gè)10 mA的電流參考文獻(xiàn)源，并對電路的負(fù)載特性、溫度特性進(jìn)行了[1] 凌向虎.自制恒壓恒流電源在物理實(shí)驗(yàn)仿真分析，結(jié)果證明其在一定范圍內(nèi)精度中的應(yīng)用[J].物理與工程, 2008, 18(3)較高,具有很好的通用性。由于恒流源的穩(wěn)定17-19.中國煤化工"YHCNMHG科技資訊SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 119