另外,有些应用可能需要灵活调整电流源,要求大电流范围(中等精度)或小范围(高精度),还要足够简单以保持系统的稳固性。
设计挑战
把DS4303/DS4305的高精度电压输出转换成电流源,只需要额外增加三个元件:一路运放、一只晶体管和一个电阻(图1),采用最便宜的元件即可构建电路。附加电路利用运放反馈,把DS4303/DS4305输出电压转换成独立的电流源。只要晶体管保持正确偏置,就可以控制电流源并保持高精确电流输出(图2)。电路中的误差源主要包括:运放失调电压、较低的晶体管增益或漏电流等,这些都可以通过DS4304/DS4305的调整消除掉。一旦完成调整,VIN可以悬空,电流输出IOUT将保持在所要求的数值。图1. 利用DS4303和几个低成本元件构建高精度电流源
图2. 利用DS4303和几个便宜元件构成高精度电流源,可吸入电流
上述电路中,需谨慎选择电阻R,不仅用其设置电流范围,还需保证晶体管工作在线性区。电流高于特定工作点时,可能引起晶体管饱和,导致最大电流下降。相反,如果运放摆幅为VCC至GND,则在电流范围的低端,电流设置可能导致电压无法足以驱动晶体管开启,使晶体管处于截止状态。为了防止这种情况,运放必须提供一点负压,以保持最小电流下的正常工作。尽管电路存在缺陷,但在80%以上的电流范围内仍可保证理想工作。
考虑到晶体管特性并非理想,计算R时可以设置目标范围和精度。设置R后,再通过调节DS4303/DS4305的VIN电压调整输出电流。下表给出了一些兼顾电流和精度的R推荐参数。
DS4303 Minimum VOUT?(V) | DS4303 Maximum VOUT?(V) | R (Ω) | Maximum IOUT* (mA) | Minimum IOUT?(mA) | Current Span (mA) | Current Accuracy ±(mA) |
0.3 | 3.3 | 30 | 110 | 10 | 100 | 0.033333 |
0.3 | 3.3 | 100 | 33 | 3 | 30 | 0.01 |
0.3 | 3.3 | 1000 | 3.3 | 0.3 | 3 | 0.001 |
0.3 | 3.3 | 10000 | 0.33 | 0.03 | 0.3 | 0.0001 |
0.3 | 3.3 | 100000 | 0.033 | 0.003 | 0.03 | 0.00001 |