ИСТОЧНИКИ ТОКА НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ

CURRENT SOURCES BASED ON AN OPERATIONAL AMPLIFIER

Nikolai Pavlov

student, Department of Instrumentation and Biomedical Engineering, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Источник тока – это двухполюсник, ток через который не зависит от приложенного к его клеммам напряжения. Такие устройства используются для задания неизменного тока через нагрузку, например, дифференциальный каскад или измерительный мост. Схемы для выдачи стабильного тока постоянно совершенствовались. Вначале для этой цели использовались отдельные транзисторы, затем появились схемы «токового зеркала», и на данный момент в качестве генератора стабильного тока используются операционные усилители.

ABSTRACT

The current source is a two–pole, the current through which does not depend on the voltage applied to its terminals. Such devices are used to set a constant current through a load, for example, a differential cascade or a measuring bridge. The circuits for issuing stable current were constantly being improved. At first, separate transistors were used for this purpose, then "current mirror" circuits appeared, and at the moment operational amplifiers are used as a stable current generator.

Ключевые слова: операционный усилитель, токовое зеркало, обратная связь.

Keywords: operational amplifier, current mirror, feedback.

Схема на основе операционного усилителя, приближенная к идеальному источнику тока, показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема источника тока на основе ОУ

Эта схема позволяет получить ток через нагрузку, равный I=Uвх∙R, т.к. на инвертирующем входе напряжение равно Uвх. Однако вследствие того, что нагрузка не подключена к «земле», на ней нельзя сформировать переменный сигнал с нулевой постоянной составляющей. Для исправления данного недостатка используют схему, в которой нагрузка заземлена (Рисунок 2).

Рисунок 2. Принципиальная схема источника тока на ОУ с заземленной нагрузкой

Здесь с помощью резисторов R1 и R2 задается напряжение на неинвертирующем входе и, соответственно, выходной ток. Но резистор R2 является «плавающим», из-за чего входное напряжение не может быть использовано для задания выходного тока.

Для того, чтобы источник тока мог работать с заземленной нагрузкой, используют следующую схему (Рисунок 3):

Рисунок 3. Принципиальные схемы источников тока с заземленной нагрузкой, не требующих плавающего питания

Эмиттерный ток задается за счет падения напряжения на резисторе R, базовый ток может немного изменяться из-за изменения напряжения Uкэ. Если использовать транзистор Дарлингтона или полевой транзистор вместо биполярного, то за счет этого удастся минимизировать нежелательные изменения тока нагрузки. Во второй схеме предусмотрен источник тока, преобразующий напряжение для основного источника тока.

Таким образом, усовершенствование схем на операционных усилителях позволило создавать высокостабильные источники тока.

Список литературы:

1. Хоровиц, П. Искусство схемотехники / П. Хоровиц, У. Хилл. – М.: Мир; Издание 3-е, стер., 2016. – 945 с.
2. Миловзоров О.В. Основы электроники : учебник для СПО. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство Юрайт, 2016. – 407 с.