原理图——这个电路怎么用两个运放实现恒流输出1mA？

普拉卡图

原理图——这个电路怎么用两个运放实现恒流输出1mA？ [复制链接]

 

 如上图，图中红色方框中是两个运放组合输出1mA恒定电流给到下方RTD(PT100)。

 

我的问题：

不太能理解这个两个运放组合实现恒流的原理。

 

我的分析：

自己尝试分析了一下，感觉没分析到要点，

只能近似的解释为什么是1mA，

但还是没能解释为什么恒流？

下图是我自己的一个分析过程：

 

所以想请教一下这个电路恒流的原理，请大佬们不吝赐教，谢谢！

 

 

 

 

 

maychang

如果2.5千欧和100欧串联接近2.5千欧，所以电流就是1mA，那还要两个运放干什么？把RRREF上端直接接到2.5V的VREF岂不省事？

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maychang 发表于 2022-9-26 20:09 如果2.5千欧和100欧串联接近2.5千欧，所以电流就是1mA，那还要两个运放干什么？把RRREF上端直接接到2.5V的V ...

是的老师，我也是这么想的，所以说这个分析不成立啊，只能大概算出一下这个电流是1mA。跟随器A2,应该是起到一个正反馈的作用，PT100阻值变大，那么反馈回A1正相端的电压就变大，使得输出电压也变大，由于I=U/R,电压电阻都变大，那么电流就恒流。但是只能定性分析个大概。具体的设计过程就不太清楚了。

maychang

普拉卡图 发表于 2022-9-26 20:44 是的老师，我也是这么想的，所以说这个分析不成立啊，只能大概算出一下这个电流是1mA。跟随器A2,应该是起 ...

见下图。

为叙述方便，运放A2同相输入端标记为A，运放A1输出端标记为B。因为运放A1是跟随器，所以其输出端电位与同相输入端相同，也标记为A。A点对地电压为VA，B点对地电压为VB。

 

 

 

maychang

普拉卡图 发表于 2022-9-26 20:44 是的老师，我也是这么想的，所以说这个分析不成立啊，只能大概算出一下这个电流是1mA。跟随器A2,应该是起 ...

运放A1反相输入端两个电阻R1和R2都是25千欧，同相输入端两个电阻R3和R4也是25千欧(不必是25千欧，但要求四个电阻相等)。这样就构成了一个桥式电路，R1～R4是电桥的四个臂。这样的一个放大器，同相输入端与反相输入端电位一定相等(运放线性工作时两输入端 “虚短” )。这四个电阻中，R1右端接地，电压为零，R2左端电压为VB，R4右端接2.5V基准电压，R3左端电压为VA。由上述条件，列出桥式电路的方程，可知VB一定比VA高2.5V。RRREF为2.5千欧，故流过RRREF的电流为1mA。

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maychang 发表于 2022-9-26 21:05 运放A1反相输入端两个电阻R1和R2都是25千欧，同相输入端两个电阻R3和R4也是25千欧(不必是25千欧，但要求 ...

桥式电路是指差分放大电路吗，我找到的资料有个电路和问题中的电路类似，但就是同相端的电阻接法不太一样。

 

 

xutong

3线rtd 这么给有点玩复杂了

54chenjq

这个是microchip的高精度RTD测量推荐方案，VRref的电压是2.5V，电阻2.5K，电流1mA。整个恒流源的精度受电阻精度影响较大。

A1- = A1+ ; (0)

A1O = 2A1- ; (1)

A2 - = A2+ = A2O = 2A1+ - 2.5v (2)

VRref = A1O - A2+ =  (1) - (2) = 2.5V

另外：请注意MCP609这个运放的参数IB和VOS以及压摆率都 

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54chenjq 发表于 2022-9-27 00:05 这个是microchip的高精度RTD测量推荐方案，VRref的电压是2.5V，电阻2.5K，电流1mA。整个恒流源的精度受电阻 ...

看懂了！谢谢大佬！

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感谢5楼和8楼的大佬提供的思路

借鉴5楼和8楼的思路，和我上面自己的分析，

我用一元一次方程也可以解决这个问题

其实不必把跟随那一点设为0V，设为X最后消除就可以了

可以这么来分析：

 

maychang

普拉卡图 发表于 2022-9-27 08:56 感谢5楼和8楼的大佬提供的思路 借鉴5楼和8楼的思路，和我上面自己的分析， 我用一元一次方程也可以解 ...

『其实不必把跟随那一点设为0V，设为X最后消除就可以了』

本来就不是零，而是浮动的(相对于地)。

这个电路，目的就在于该点浮动，但RRREF两端总保持2.5V。

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maychang 发表于 2022-9-27 09:43 『其实不必把跟随那一点设为0V，设为X最后消除就可以了』 本来就不是零，而是浮动的(相对于地)。 ...

对的，再拆解一下，下图这个设计是不是您说的桥式电路呀？

像这样一个接法的话，AB之间的压差就会等于Vin，

也就是构造这个恒流源的核心精华所在了，

以后设计可以直接参考套用是吧。

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普拉卡图 发表于 2022-9-27 12:51 对的，再拆解一下，下图这个设计是不是您说的桥式电路呀？ 像这样一个接法的话，AB之间的压差就会等于 ...

  这个电路按同相比例放大去理解感觉挺合适哈哈哈！

maychang

普拉卡图 发表于 2022-9-27 12:51 对的，再拆解一下，下图这个设计是不是您说的桥式电路呀？ 像这样一个接法的话，AB之间的压差就会等于 ...

『再拆解一下，下图这个设计是不是您说的桥式电路呀？』

是的。桥式电路就是指这四个电阻和运放。

maychang

普拉卡图 发表于 2022-9-27 13:01   这个电路按同相比例放大去理解感觉挺合适哈哈哈！

『这个电路按同相比例放大去理解感觉挺合适哈哈哈！』

当然可以这么理解。

jojoee

扯半天没说到重点，这是个众所周知的howland电路，HOWLAND架构巧妙在于不止有负反馈，还用了正反馈来产生一个高输出阻抗，来逼近理想电流源的内阻。

maychang

jojoee 发表于 2022-9-28 10:25 扯半天没说到重点，这是个众所周知的howland电路，HOWLAND架构巧妙在于不止有负反馈，还用了正反馈来产生一 ...

首帖电路不是 Howland 电路。

下面这幅图才是 Howland 电路。

你仔细看看，两个电路一样吗？

maychang

17楼图复制自赛尔吉欧·佛朗哥《基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计》56页。

jojoee

maychang 发表于 2022-9-28 13:39 17楼图复制自赛尔吉欧·佛朗哥《基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计》56页。

说明你见识少，而且没有学到本质，这个howland架构的核心是正负反馈都有，利用正反馈产生高输出阻抗。

jojoee

snoa474a(1).pdf (175.05 KB, 下载次数: 9)

2022-9-28 14:12 上传

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 这是TI  的 AN-1515 A Comprehensive Study of the Howland Current Pump ，上面提供了一些howland实用例子