寬帶壓控式交流電流源

摘要:給出寬帶交流穩(wěn)流電源的一種解決方案。由集成功放和運(yùn)放組成基本電流源，并用基本

電流源的并聯(lián)來(lái)獲得大電流輸出。

Abstract: Gave a scheme for wide－ band a.c.stabiliged current supply.Fundamental current source consisted of integrated amplifiers of power and operation,and by means of parallel fundamental current sources obtained high－ current output.

關(guān)鍵詞:交流穩(wěn)流電源寬帶壓控電流源

Keywords:A.C. stabiliged current supply， Wide－ band voltage－ control current source

　　頻率為0至1kHz的寬帶壓控交流電流源是熔絲、開(kāi)關(guān)及繼電器觸點(diǎn)試驗(yàn)和檢測(cè)的重要設(shè)備。通常要求它具有相當(dāng)大的輸出電流而電壓較低，并要求有良好的負(fù)載調(diào)整率。現(xiàn)有的半導(dǎo)體恒流器件難以提供數(shù)十安培的輸出電流，而且只適合直流運(yùn)用，不能滿(mǎn)足上述要求，為此我們研制一種寬帶壓控式大電流交流穩(wěn)流電源。

1電路的設(shè)計(jì)和基本電流源電路

為了滿(mǎn)足大電流輸出的需要，并顧及器件極限功耗的局限，電流源采取“基本電流源”并聯(lián)工作的方案。“基本電流源”本身就是一個(gè)寬帶壓控電流源，只是輸出電流較小。其最大電流值的選擇，要考慮到所用功率器件的電流極限和功耗極限。負(fù)載端的最高電壓值，決定了負(fù)載的最大電阻值，它又決定了電流源工作電源的最低電壓值以及所用功率器件的極限電壓參數(shù)。在最大輸出電流確定之后，輸入電壓值的選取又決定了基本電流源的互導(dǎo)增益；此外還應(yīng)考慮到輸入電壓是經(jīng)過(guò)D/A變換的數(shù)字信號(hào)，以便與計(jì)算機(jī)接口連接。圖1是基本電流源的原理圖，圖中IC1是能輸出較大電流的同相放大器，IC2是電壓跟隨器，R12是電流采樣電阻，RL是負(fù)載電阻。IC2的輸出電壓（即負(fù)載電壓UL），它經(jīng)過(guò)R6、R7兩個(gè)阻值相同的電阻作二分之一分壓后，接入IC1；輸入電壓Ui即為壓控電壓，它同樣經(jīng)R6、R7分壓后與IC2輸出電壓疊加。選擇IC1的電壓放大倍數(shù)為2。其輸出電壓Uo=2×1/2(Ui＋UL)=Ui＋UL。則采樣電阻R12的壓降為Uo－UL=Ui，輸出電流Io=Ui/R12，由此達(dá)到了Io的壓控，且Io與UL無(wú)關(guān)，滿(mǎn)足了電流源的基本特性。電路中無(wú)電容耦合元件，因此可滿(mǎn)足0至1kHz以上的寬頻帶要求。圖2是基本電流源的實(shí)際電路。其中IC3用于失調(diào)和增益微調(diào)。RP1調(diào)節(jié)失調(diào)輸入電壓引起的零位偏移，RP2調(diào)節(jié)元器件參數(shù)誤差引起的跨導(dǎo)偏差。C1為頻率補(bǔ)償電容，用于消除高頻自激振蕩。IC1采用功放集成電路，其優(yōu)點(diǎn)是互補(bǔ)輸出級(jí)對(duì)稱(chēng)性好，不必選配。但集成功放多用于音頻信號(hào)的放大，廠家提供的典型應(yīng)用電路中均含有隔直耦合電容。而在寬帶壓控電流源中IC1、IC2均為直流耦合方式，這樣IC1的偏置電阻就不能用廠家的推薦阻值，需通過(guò)調(diào)試選擇。

圖1

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

基本電流源分別在f=20Hz、50Hz、500Hz及1kHz情況下，不同負(fù)載電阻時(shí)進(jìn)行測(cè)量，被測(cè)電路的取樣電阻為1Ω、負(fù)載電阻RL=8Ω，其最大端電壓為10V。

圖2

實(shí)際測(cè)量結(jié)果為：

（1）線性度誤差

eLine=(gmmax－gmmin)gmmid

式中g(shù)mmid理想跨導(dǎo)；

gmmid=(gmmax－gmmin)/2

在f=20Hz至1kHz范圍內(nèi)，gmmax=1.0(RL=0,f=50Hz或500Hz,Ui=1.25V),gmmin=0.9733(RL=8Ω,f=1kHz,Ui=0.1V),得出eLine=0.027。

（2）負(fù)載調(diào)整率當(dāng)f=50Hz,Ui=0.1V,SLmax=0.00987。

(3)電壓調(diào)整率

測(cè)量結(jié)果：當(dāng)f=500Hz，Ui=0.253V,RL=5Ω時(shí)

SVmax=0.16（2）

(4)失真度

當(dāng)f=1kHz，Ui=1.25V，RL=5Ω時(shí)，最大失真度為1.2％。

由以上數(shù)據(jù)可見(jiàn)：

　　（1）基本電流在線性度、負(fù)載調(diào)整度、電壓調(diào)整率、失真度等指標(biāo)上均比較滿(mǎn)意。

（2）由基本電流源并聯(lián)獲得更大的輸出電流的方案，不會(huì)引起上述四項(xiàng)指標(biāo)的明顯劣化。

（3）集成功放作為運(yùn)算放大器使用，其噪聲和輸入失調(diào)電壓較大，若能以功率運(yùn)放取代，上述四項(xiàng)指標(biāo)可能提高。