基于豪兰德电流源电路地精密压控电流源.docVIP

基于V/I转换电路的精密电流跟随器设计 杜磊，赵柏树，陈笑风 （ 湖北大学 物理学与电子技术学院，武汉 430062） 摘要：设计了一种基于V/I转换电路的电流跟随器，论述了电流跟随器的原理。本文对一种常见形式的V/I转换电路进行变形，得到一个存在一定系统误差的电流跟随器。通过对系统误差的分析，针对误差产生的主要因素提出了两种基于不同思想、不同形式的改进方案，得到两种改进型电路。理论推导、软件仿真及实际硬件电路测试都证明方案是合理可行的。 关键词：V/I转换电路；电流跟随器；电流模电路；Multisim 中图分类号: TM919; TN710 文献标识码: A Design of a Precision Current Follower Based on a V/I Converting Circuit Du Lei，Zhao Baishu，Chen Xiaofeng （ Faculty of Physics and Electronics，Hubei University，Wuhan 430062，China）Abstract: The article designs a current follower based on the V/I converting circuit and discusses the principle of it. It obtains a current follower which has a certain system errors by transforming a common form of V/I converting circuit. Through the analysis of system error, the article puts forward two improvement schemes based on different ideas, getting two improved circuits according to the main factors of errors. Theoretical deducing, software simulation and actual hardware circuit test all prove that the schemes are feasible. Key words：V/I onverting circuit；current follower；urrent-mode circuit；Multisim 1．引言 电流传送器自1968年提出来以后，以其独特的电流传输特性广泛应用于电流放大器、电压放大器、跨导放大器、电流源等有源电路的设计中,它已被证明是一种十分有用的电路积木块[1]。电流传输器（CCII）是在电流模式电路中被广泛采用的一种多功能模块，它通常被应用在有源滤波器、振荡器等电路中[2]。但由于CCII的Ｘ端存在寄生电阻使得Ｘ端到Ｙ端的电压跟随产生了较大的偏差，不能通过外加的偏置来调整参数。因此其应用电路不具有电控性。Fabre等学者首次提出了电流控制第二代电流传输器（CCCII）[3]，电路采用双极型晶体管实现了电路Ｘ端与Ｙ端电量精确定量传输。在这些以电流为处理对象（电流模电路）的应用电路中，电流跟随器模块的精度至关重要。本文设计了一种基于V/I转换电路的电流跟随器原型，并对其改进。先通过仿真手段研究变形电路及两种改进型电路的电流传输特性，再使用通用集成运算放大器构建实验测试电路，并给出仿真及实测的跟随精度、输出阻抗以及带负载能力等数据。 2．电流跟随器的原型设计 图1为一常见并且实用的V/I转换电路也即是一种精度相对较好的电流源电路。设集成运放为理想运放，在图1中，U1、U2均引入了负反馈，前者构成同相求和运算电 路，后者构成电压跟随器。 图1 V/I转换电路 若取，则有： . （1） 由(1)式可见，两个集成运放的有机组合构造出一个精度比较高的电压/电流转换电路。由于电路系统中普遍存在对偶现象，如电压与电流对偶，电容与电感对偶。既然两个集成运放有机组合构建了电压/电流转换电路，那么必然存在由两个集成运放有机组合构建的电流/电流转换电路，即电流跟随器。如图2所示，即是一个本文设计的电流跟随器的原型。 图2电流跟随器原型 设集成运放为理想运放，在图2中，根据虚断和虚断原理有、、、. 又因 （2） , （3） （4） 由（2）、（3）、（4）式可以得到 （5） 当、时，有 （6） （5）和（6