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恒流源实验电路的设计_周利祥.pdf
恒流源实验电路的设计_周利祥.pdf
恒流源实验电路的设计
①
动力与电气工程
周利祥 张科红
( 浙江大学城市学院信息与电气工程分院 浙江杭州 3 1 0 0 1 5 )
摘 要:在模拟电子技术实验教学中,一般都没有开设恒流源电路实验。事实上,恒流源电路是一种应用广泛的电路。为此,设计了两个 恒流源电路,分别为负载悬浮式和负载接地式两大类型,通过PSpice仿真与真实实验相结合,使学生充分了解恒流源电路的工作原理以及 影响因素,掌握其设计方法。
关键词: 恒流源 PSpice 集成运算放大器 仿真
中图分类号 :TM9 33 .1 文献标识码:A 文章编号 :1 67 2- 379 1(20 13)05 (b )-0 11 8- 02
恒流源 ,是一种能向负载提供恒定电 流的电路 ,在电阻的测量、温度的测量、金 属杨氏
[1]
的烧坏,但是在软件仿真当中不必担心。在 图 1中选取负载 RL,设置其 Value={RL},放
根据叠加定理 ,可知运放 IC1同相输出 端电压为 :
模量的测量等许多场合中得到了广 泛应用 置参数元件PARA M,并在其属性中增加一 行。目前 ,在国内常见的模拟电子技 术实验教
RL=1.5 Ω,保持V1、R1不变,在分析设置 里
V
??
材中 ,少见有恒流源电路的实验 内容 , 为此 , 选择DCSWEEP,扫描变量选择全局参数 有必要将一些典型实用的恒流 源电路引入实验教学,以增进学生的理解。
RL,设定RL变化范围为从0.1 Ω~10 Ω,步
电流 IRL的图形 , 从中可知 :当负载电阻
R3 ? R4
由于集成运放 IC2实际上构成了一个 跟
4
? V1
R
4
R
?VT
3
(3)
? R3
随器电路 ,其目的是为了将输入端与输 出端
Cadence公司的 OrCAD/PSpice16. 3(本 文简称 PSpice)是一套功能强大的 ED A 软
技术人员进行仿真计算的必备工具 ,利
进为0.1 Ω,进行仿真计算,即可得到流经负 载
所以有 :
隔离 ,避免输入信号对输出产生影响 ,
RL在 0 ~ 7.5Ω 时 , 输出电路 IRL为 1A,当负 载为 9 Ω 时 ,IRL=985.6mA,误差为 1.44%;
VT ? VL ? IO ? RL (4) (5)
件 ,日益成为世界上越来越多的科研和工 程
又因为
用软件进行电路的辅助设计 ,对于在真实 当中不方便试验的一些因素 (如变化的负 载、温度等 )都可以进行仿真。本文运用
当负载为 10 Ω 时 ,IRL=975 .2 mA, 误差为
2.48%。事实上 ,对于大电流恒流源而言 ,负
载电阻一般很小 ,所以该恒流源在负载为
不要调大 ,否则很容易烧掉负载。
VE ? IO ? R f ?VL
考虑到集成运放IC1近似为理想 , 两个 输入端电压相等 :
( 6 )
在电路中取 R1 、R2 、R3 、R4 相等 ,联系 以上(2)~(6)式,即有流经负载RL的输出电 流
V? ?V??
0~ 8 Ω 范围内 , 精度都很高 , 实用性强。如 果学生在实验使用时 ,输入电压 V1一开始
PSpice仿真工具,设计了两个高精度的恒流 源电路 ,利用其强大的仿真功能和方便易 用的图形后处理功能 ,对恒流源电路的负 载影响以及温度影响进行了仿真分析 ,结
IO V1 Rf
( 7 )
1 . 3 电路的温度特性分析
设计的恒流源电路除了要考虑负载特 性
果证明是可行的,运用PSpice的分析方法也 具有很好的借鉴意义。
[2]
外 ,还需要考虑环境温度可能产生的影 响。在本电路中 ,选取负载电阻 RL=1. 5 Ω ,
从以上分析可知 ,该电路输出电流 IO
与负载RL无关,所以是恒流源电路。如在图 中取 V 1 = 2 . 5 V , R f = 2 5 0 Ω , R 1 = 1 0 k Ω , RB=20 Ω,晶体管选 Q2N3904,即可以得
1 负载悬浮式的恒流源实验电路设计
1 . 1 理论分析
实验电路如图 1, 在该电路中 , 负载 RL 串接在集成运放反向输入端与晶体管Q1发
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