使用自举积分电路的精密电流源设计

2006-05-07 15:50:11来源: 电子产品世界

如图1所示的普通电流源的精确度不低于1%,而且对温度不太敏感(温度系数低于5×10 -5/℃)。该电路有较高的输出阻抗和较宽的电压允许范围(4.3~34V)。它采用电压参考集成电路IC1及电阻R1来产生一个稳定的电流源,并符合表达式ISOURCE=VREF/R1+IC1的对地电流。

IC1的精确度扩展到5.5V供电电压极限之外(CMOS)。这归功于采用由IC2、R2及C2组成的自举积分电路,它能保持IC1的输入在允许范围之内,因而一个符合IC2的宽供电范围的精密电流源产生了。

    IC2是为了保持IC1的输入在允许范围(<5.5V)内的旁路器件,由于IC2的自举,这个电路没有附加的IC2对地电流误差。IC2、R2和C2组成一个积分器,迫使IC1的输入用来保持R1上的压降等于VREF。同时,IC2的输出电流通过R4,这个电流与IC2的负供电电流加起来流过R1,ISOURCE便由这个电流再加上一个很小IC1对地偏差电流(50μA)来产生。

因此成电路精确设置的ISOURCE中包含的误差由3个方面引起。VREF及R1的容差都是0.1%。IC1的对地电流在50μA±7μA的范围内变化,可转换成0.2%的附加容差。当这些容差合成后,总的ISOURCE容差在1%以下。

类似地,ISOURCE对温度从-40~+85℃变化的不敏感性是VREF、R1及IC1对地电流的温度系数的函数。在2×10 -5/℃的温度系数等级时,LM4130可以达到0.1%的容差。在2.5×10 -5/℃的温度系数等级时,通常可以采用廉价的电阻来达到0.1%的容差。在整个温度范围内,LM4130的对地电流在50μA±5μA范围变化,这又产生了2×10 -5/℃的附加温度系数。因此,总的ISOURCE温度系数低于5×10 -5/℃。

    C1允许该电路从VSOURCE上电时启动。当C1选0.1μF时,对5V电源,启动延时为100ms。对于上电电压变化陡峭的情况,用0.001μF的C1可以实现1ms启动。R3用来在启动期间将VREF与积分器隔离。R4用于将IC2的输出(即IC1的输入)电平转换至高于VREF,R5在启动期间用来限制IC1的输入电流。

选用IC2是因为它供电范围宽,而且输入共模范围也宽,从正到负。IC2的典型对地电流(0.6mA)限制了ISOURCE的最低设定值。IC2的最大输出电流(10mA)限制了ISOURCE的最高设定值。

图2显示ISOURCE在输出电阻大于10MΩ时随电压变化的情况。图中ISOURCE随VSOURCE变化的情况表明,复合运放和电压参考电流源的输出电阻接近11MΩ。本电路允许的电压范围从4.3V到34V,这个上限是IC2的最大允许值加上VREF得到的,其下限为IC2的最小允许值加上VREF。

关键字:使用  自举  积分  积分电路

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