基于豪兰德电流源电路的精密压控电流源.doc

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1、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）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:ADesignofaPr

2、ecisionCurrentFollowerBasedonaV/IConvertingCircuitDuLei，ZhaoBaishu，ChenXiaofeng（FacultyofPhysicsandElectronics，HubeiUniversity，Wuhan，China）Abstract:ThearticledesignsacurrentfollowerbasedontheV/Iconvertingcircuitanddiscussestheprincipleofit.Itobtainsacurrentfollowerwhichhasace

3、rtainsystemerrorsbytransformingacommonformofV/Iconvertingcircuit.Throughtheanalysisofsystemerror,thearticleputsforwardtwoimprovementschemesbasedondifferentideas,gettingtwoimprovedcircuitsaccordingtothemainfactorsoferrors.Theoreticaldeducing,softwaresimulationandactualhardware

4、circuittestallprovethattheschemesarefeasible.Keywords：V/Iconvertingcircuit；currentfollower；current-modecircuit；Multisim1．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

5、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

6、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1V/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

7、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）式表明，图2所示的电流跟随器存在一定的误差，当精度要求不高时可以应用。另外，当R2和R0的值不等时，还可以构成电流放大电路。图2电路具有输入阻抗低，输出阻抗高，结构相对简单的特点。理论和实验表明，图2所示电路中电阻的阻值要有合适的值，否则会使系统的输入电阻过大，致使一般的电流源无法驱动电流跟随器，或导致误差增大，或影响带负载能力。同时阻值不适，会使系统的正反馈过大，导致系统有自激震

8、荡的可能。在Multisim10.0的环境下对图2电路进行仿真，并对实际搭建的电路（测试过程中集成运放采用的是精密运算放大器OP07）,