电路理论的应用(2)——HOWLAND电流源

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 HWM 于 2021-8-3 13:38 编辑

#申请原创# @21小跑堂

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。
  

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:39 | 显示全部楼层
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。

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:40 | 显示全部楼层
图-1

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:41 | 显示全部楼层
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。

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:42 | 显示全部楼层
图-2

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:44 | 显示全部楼层
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。

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:45 | 显示全部楼层
图-3

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:47 | 显示全部楼层
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。

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:48 | 显示全部楼层
图-4

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:49 | 显示全部楼层
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。

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:50 | 显示全部楼层
图-5

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:52 | 显示全部楼层
注意上述条件 R1/R2=R3/R4

上图简化成下图。

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:53 | 显示全部楼层
图-6

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:55 | 显示全部楼层
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。

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:56 | 显示全部楼层
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。

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:57 | 显示全部楼层
先给出HOWLAND电流源一般形式原理图。

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:58 | 显示全部楼层
图-7

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 13:59 | 显示全部楼层
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。

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 14:00 | 显示全部楼层
图-8

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HWM|  楼主 | 2021-8-3 14:01 | 显示全部楼层
针对上图,下面给出相关分析。

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