电路理论的应用（2）——HOWLAND电流源

发表于 2021-8-3 13:35

本帖最后由 HWM 于 2021-8-3 13:38 编辑

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HOWLAND电流源是采用运放构成的电流源类型之一，其电压源输入和电流源输出共地。

下面分别针对基本HOWLAND电流源和HOWLAND电流源的一般形式，给出相应的分析。这里的分析过程，采用了电路理论中的若干原理（或定理），其也是电路原理在HOWLAND电流源上的应用。

发表于 2021-8-3 13:39

一，基本HOWLAND电流源

在下面的分析过程中，利用了电路理论中的电源变换和密勒定理，使得分析过程直观简洁。

先给出基本HOWLAND电流源的原理图。

登录 · 发表于 2021-8-3 13:40

图-1

发表于 2021-8-3 13:41

上图中利用运放构成了正相比例放大器，下面将其简化成一个放大器符号。

登录 · 发表于 2021-8-3 13:42

图-2

发表于 2021-8-3 13:44

对上图中的电压源Ui和R3串联，利用电源变换，将其变换成电流源Ui/R3和R3并联。

登录 · 发表于 2021-8-3 13:45

图-3

发表于 2021-8-3 13:47

对上图中的R4，利用密勒定理，将其变换成前后两个电阻Rmi和Rmo。

登录 · 发表于 2021-8-3 13:48

图-4

发表于 2021-8-3 13:49

令Rmi=-R3，使得其并联无穷大（开路），那么余下就是一个电流源驱动负载，见下图。

登录 · 发表于 2021-8-3 13:50

图-5

发表于 2021-8-3 13:52

注意上述条件 R1/R2=R3/R4。

上图简化成下图。

登录 · 发表于 2021-8-3 13:53

图-6

发表于 2021-8-3 13:55

至此，基本HOWLAND电流源分析完毕。上述分析利用电路理论中的原理（定理）直观地将电路原理图变换成所需形式。

发表于 2021-8-3 13:56

二，HOWLAND电流源一般形式

下面将利用BLACKMAN定理求解HOWLAND电流源一般形式的电阻关系，再利用叠加原理直接求得输出电流。

发表于 2021-8-3 13:57

先给出HOWLAND电流源一般形式原理图。

登录 · 发表于 2021-8-3 13:58

图-7

发表于 2021-8-3 13:59

类似基本HOWLAND电流源的分析，同样将其中的运放正相比例放大器用一个放大器符号简化。

登录 · 发表于 2021-8-3 14:00

图-8

发表于 2021-8-3 14:01

针对上图，下面给出相关分析。

电路理论的应用（2）——HOWLAND电流源

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