一步一步做个电流源.docx

看到坛子里很多人都要做电流源,本有意推个开源电流源,看了xynn的感叹,深感掌握原理的重要性。
此次做个特殊的开源,不出套件,一步一步由基本原理开始,做个人人能掌握的电流源。
坛友基本都接触过单片机,但由各贴而论,模拟基础不足。
而数控电流源是经典竞赛题,看过很多题解,都是数字花哨,模拟简陋,似乎单片机就能搞一切。 
其实里面很多内容和细节非常值得注意,几乎用到低频和直流的一切知识。 
因此此次基本不涉及单片机,只讨论模拟部分。
本贴内容每日更新。
目标:一个有基本功能的能用的20V/100mA电流源,既可固定输出,又可用单片机步进控制。
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第一部分内容由/?bbs_sn=1680940&bbs_page_no=1&bbs_id=3044转过来,有部分修改:
下图是易于实现数控的直流电流源。 
假设运放有理想输出能力,如果输出电流100mA,采样电阻Rsample的大小取值有何讲究? 
(原文件名:) 
如果Rsample过大,将导致: 
1. 采样功率过高,对Rsample温度稳定要求高,因而成本呈指数提高。
   
解释:如果Rsample=1 Ohm,Vsample=1V,Psample=100mW,对于精密应用而言,电阻耗散100mW通常是难以接受的采样功率。
2. RL上的电压动态范围减小,减小RL电阻上限。 
但对运放和Vin调理电路的要求相应降低。 
如果Rsample过小,将导致运放的种种误差显现: 
1. VOS的漂移与Vin可比,造成输出电流误差。 
   解释:Rsample= Ohm,Vsample=10mV,如果使用LM324,VOSmax=3mV,潜在直流误差30%;VOS/dTmax=30uV/C,10C温度变化引起潜在误差3%。
2. 电路增益过高,运放噪声放大,RL上电压基本不变,造成RL上的电压噪声增大,导致RL上电流噪声增大。 
3. 对运放要求提高,因而成本呈线性提高。 
4. 对处理Vin的调理电路要求提高,因而提高成本。
但对Rsample的要求相应降低。
如何选择采样电阻
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电流源需要采样电流进行反馈,虽然也有其他方法采样,但最稳定也是最准确的方法仍然是电阻采样。
普及知识:用于采样的电阻功率至少大于采样功率20倍以上,才不致由于发热造成明显的漂移。
继续上次,100mA_级的电流是很常用的电流值,但对于电阻采样而言通常也是比较尴尬的电流值。
A_级的电流通常不要求太高准确度,使用分流器采样为主,只要功率足够即可。
mA/10mA_级的电流相对简单,由于不产生显著的采样功率,因此通常的精密金属膜电阻都可满足要求。
100mA_级的电流不大不小,用分流器没有这么大的阻值,用精密金属膜电阻没有这么大功率。
解决方法:
1. 降低采样电压,使用小阻值
2. 降低采样功率,同功率下,阻值尽量大
看似矛盾,其实很简单,并联多个精密金属膜电阻。
实例:
100mA,采样电阻4只12 Ohm % 1/4W 25ppmmax金属膜电阻并联,等效电阻3 Ohm,采样电压300mV,采样总功率30mW,。
采用这种方法需要在PCB上多下功夫,一定牢记铜也有电阻,而且铜本身可做温度传感器。
%的精度不是必要的,但温度漂移一定要小。然而实际电阻产品的精度和漂移基本是对应的,买电阻时除了功率外一定着重询问。
此外,电阻出厂前经过老化最好,无老化的电阻通常便宜一些,但通电后几天内性能多少会有些变化。
本次成本:
12 Ohm % 1/4W 25ppmmax金属膜电阻 ,。
注意你的负载之一(电阻)
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如果RL是纯电阻,基本可以分为以下2种情况:
1. RL<<