很多設(shè)計都需要精確的壓控電流源，特別是那些存在可變負載的情況。通常是使用幾個運算放大器和若干無源元件來構(gòu)成電路，但是由于元器件的非理想特性，如有限的開環(huán)增益、共模抑制、偏置電流和失調(diào)電壓特性,使得電路存在著固有的誤差。并且，在使用運放的設(shè)計中，可能還需要高精度電阻來設(shè)定增益，以及額外的電容來保證穩(wěn)定性。此外，有些壓控電流源的電流與輸入電壓不成正比，例如，圖1所示的電壓電流轉(zhuǎn)換器所基于的原理是集電極電流約等于發(fā)射極電流，而且只向一個方向提供電流。



圖1 此電壓電流轉(zhuǎn)換器所基于的原理是集電極電流約等于發(fā)射極電流，而且只向一個方向提供電流

采用兩個儀表放大器和兩個晶體管，您可以構(gòu)建一個精度達0.01%的壓控電流源(如圖2所示)。該電流源的輸入電壓范圍為±10V，輸出電流與輸入電壓成正比，而且即使在輸出電流高達90mA時，仍可保持高精度。該電路使用ADI公司的低功耗、低漂移儀表放大器AD620來完成電路控制和誤差校正，但并未把它們包含在輸出電路中。因此，您可以用更大功率的晶體管替換Q1和Q2以提供更大的輸出電流。您還可以把儀表放大器增益設(shè)定為1到10000之間的任何值，以適應(yīng)低于1毫伏的輸入信號，只需在IC1和IC2的輸入之間連接一個電阻就可獲得期望的增益。



圖2 這個簡單的電壓電流轉(zhuǎn)換器可在一系列的條件下提供高精度輸出電流

第一個儀表放大器IC1控制推挽輸出級的基極電壓。電阻和二極管對Q1和Q2提供偏置以消除交越失真。IC2提供誤差校正，并補償基極到發(fā)射極的電壓偏差。誤差電壓，即D1/D2節(jié)點電壓與輸出電壓之間的差值，被饋送到IC1的參考引腳，并與輸入電壓求和。其結(jié)果是，電路的輸出電流與輸入電壓成正比，在±10V的輸入信號范圍內(nèi)直流精度的典型值為0.01%，在頻率為1KHz輸出電壓為±5Vp-p時，交流精度典型值為1.5%。

計算輸出電流的方程為：


其中：


因而：

或：


該電路輸出范圍寬，輸出電流與輸入電壓成正比，且具有高線性度和高精度(見圖3)。



圖3 圖2給出的電路輸出范圍寬，輸出電流與輸入電壓成正比，且具有高線性度和高精度