采用差动放大器AD8276实现精密电流源的优越性
采用精密电流源提供恒定电流已应用于众多领域， 包括工业过程控制、仪器仪表、医疗设备和消费电子产品。例如，过程控制系统利用电流源提供电阻温度检测器(rtd)所需的激励电流；数字万用表利用电流源测量未知电阻、电容和二极管；长距离信息传输广泛使用电流源来驱动4ma至20ma电流环路。
图1 差动放大器和运算放大器构成精密电流源
精密电流源传统上采用运算放大器、电阻和其它分立器件构建，但存在尺寸、精度和温度漂移等方面的不足。现在，高精度、低功耗、低成本集成差动放大器（例如ad8276）的出现，使得尺寸更小、性能更高的电流源变成现实，如图1所示。反馈缓冲器使用低失调、低偏置电流放大器，例如ad8538、ad8603、ad8605、ad8628、ad8655、ad8661、ad8663、op177或op1177，具体取决于所需电流范围。
输出电流可以通过下式计算：
最大输出电流受以下因素限制：运算放大器输入范围、差动放大器输出范围以及差动放大器sense引脚电压范围。必须满足下列三个条件：
sense引脚可以耐受几乎为电源两倍的电压，因此第二个限制条件相当宽松。2.5v至36v的宽电源电压范围使得ad8276成为许多应用的理想之选。a级和b级的最大增益误差分别为0.05%和0.02%，因此电流源精度最高可达0.02%。
配置变化
对于可以接受稍大误差的低成本应用，可以移除反馈缓冲器以简化电路，如图2所示。
图2 去掉反馈放大器的简化电路
如果所需输出电流小于ad8276的输出能力15 ma，则可去掉升压晶体管，如图3所示。如果低电流和降低精度均能接受，则可采用更为简单的低成本配置，如图4所示。
图3 针对低电流应用的简化电路
图4 针对低成本、低电流应用的简化电路
图5所示的拓扑结构可以用于高电流、高精度应用，运算放大器输入范围无限制。
图5 差动放大器和匹配电阻构成精密电流源
外部电阻r1和r2应具有超高精度和匹配度，否则输出电流将随负载而变化，由此产生的误差无法通过软件来校正。外围器件
输入电压vref可以是dac输出、基准电压源或传感器输出。如果需要可编程电流源，推荐使用精密14位或16位dac，如ad5640、ad5660、ad5643r和ad5663r等。至于基准电压源，要求更高性能时推荐使用精密基准源adr42x和adr44x；要求低功耗时推荐使用adr36x；要求低成本时推荐使用ad158x和adr504x；要求小尺寸时推荐使用集成运算放大器与基准电压源adr82x。
晶体管选择
选择升压晶体管时，务必使vc高于电源电压，并使ic高于所需输出电流。推荐使用2n3904、2n4401和2n3391等低成本晶体管。电流较低时，无需使用晶体管。
实验基准结果和分析
使用图1电路测得的输入电压与输出电流的关系如图6所示。ad8276和ad8603采用+5v电源供电，r1的容差为0.1%，晶体管为2n3904，基准电压以0.01v步进从0.05v扫描至1.20v，输入范围受电源和ad8603输入范围的限制。
图6 使用差动放大器和反馈放大器的测试结果
最大误差为0.87%，平均误差为0.10%。电流检测误差受外部电阻的限制。较高精度的电阻可以产生较高精度的电流源。
结束语
差动放大器ad8276具有低失调电压、低失调电压漂移、低增益误差、低增益漂移特性以及集成电阻，可以用来实现精确、稳定的电流源。宽电源电压范围（2.5v至36v）使其能支持各种各样的负载。节省空间的8引脚msop封装和低功耗特性，则使它非常适合电池供电的便携式系统。采用差动放大器实现精密电流源可以缩小pcb面积，简化布局，降低系统成本，提高可靠性。
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最大输出电流受以下因素限制：运算放大器输入范围、差动放大器输出范围以及差动放大器sense引脚电压范围。必须满足下列三个条件：
sense引脚可以耐受几乎为电源两倍的电压，因此第二个限制条件相当宽松。2.5v至36v的宽电源电压范围使得ad8276成为许多应用的理想之选。a级和b级的最大增益误差分别为0.05%和0.02%，因此电流源精度最高可达0.02%。
配置变化
对于可以接受稍大误差的低成本应用，可以移除反馈缓冲器以简化电路，如图2所示。
图2 去掉反馈放大器的简化电路
如果所需输出电流小于ad8276的输出能力15 ma，则可去掉升压晶体管，如图3所示。如果低电流和降低精度均能接受，则可采用更为简单的低成本配置，如图4所示。
图3 针对低电流应用的简化电路
图4 针对低成本、低电流应用的简化电路
图5所示的拓扑结构可以用于高电流、高精度应用，运算放大器输入范围无限制。
图5 差动放大器和匹配电阻构成精密电流源
外部电阻r1和r2应具有超高精度和匹配度，否则输出电流将随负载而变化，由此产生的误差无法通过软件来校正。外围器件
输入电压vref可以是dac输出、基准电压源或传感器输出。如果需要可编程电流源，推荐使用精密14位或16位dac，如ad5640、ad5660、ad5643r和ad5663r等。至于基准电压源，要求更高性能时推荐使用精密基准源adr42x和adr44x；要求低功耗时推荐使用adr36x；要求低成本时推荐使用ad158x和adr504x；要求小尺寸时推荐使用集成运算放大器与基准电压源adr82x。
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使用图1电路测得的输入电压与输出电流的关系如图6所示。ad8276和ad8603采用+5v电源供电，r1的容差为0.1%，晶体管为2n3904，基准电压以0.01v步进从0.05v扫描至1.20v，输入范围受电源和ad8603输入范围的限制。
图6 使用差动放大器和反馈放大器的测试结果
最大误差为0.87%，平均误差为0.10%。电流检测误差受外部电阻的限制。较高精度的电阻可以产生较高精度的电流源。
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