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一粒金砂(高级)

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]

 

image.png  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:

image.png  

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!

 

 

 

 

 

此帖出自模拟电子论坛

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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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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  详情 回复 发表于 2022-9-26 20:44

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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。

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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  详情 回复 发表于 2022-9-26 21:05
见下图。 [attachimg]644666[/attachimg] 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  详情 回复 发表于 2022-9-26 20:52

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本帖最后由 maychang 于 2022-9-26 20:53 编辑
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。

1948.png

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

 

 

 


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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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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。 [attachimg]644674[/attachimg]      详情 回复 发表于 2022-9-26 21:39

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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。

image.png  

 


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3线rtd 这么给有点玩复杂了

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希望做一些大家觉得好用的东西!


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本帖最后由 54chenjq 于 2022-9-27 00:13 编辑

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 image.png

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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看懂了!谢谢大佬!  详情 回复 发表于 2022-9-27 08:39
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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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本帖最后由 普拉卡图 于 2022-9-27 09:06 编辑

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:

image.png  

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『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。  详情 回复 发表于 2022-9-27 09:43

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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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对的,再拆解一下,下图这个设计是不是您说的桥式电路呀? [attachimg]644844[/attachimg]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  详情 回复 发表于 2022-9-27 12:51

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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?

image.png 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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『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。  详情 回复 发表于 2022-9-27 14:28
[attachimg]644847[/attachimg]  这个电路按同相比例放大去理解感觉挺合适哈哈哈!  详情 回复 发表于 2022-9-27 13:01

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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 ...

image.png   这个电路按同相比例放大去理解感觉挺合适哈哈哈!

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『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。  详情 回复 发表于 2022-9-27 14:29

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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 ...

『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。


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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。


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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。

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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? [attachimg]645134[/attachimg]  详情 回复 发表于 2022-9-28 13:34

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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?

H1.png


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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。

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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。    详情 回复 发表于 2022-9-28 14:01

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本帖最后由 jojoee 于 2022-9-28 14:07 编辑
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。

截图未命名2.jpg 截图未命名.jpg

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当然,你一定要说这是再次改进的 Howland 电路,那我也无话可说。  详情 回复 发表于 2022-9-28 17:50
不错,Howland 电路正负反馈都有,但总不能说凡是同时具有正负反馈的电路就是 Howland 电路。如果同时具有正负反馈的电路就是 Howland 电路,那么文氏电桥振荡电路也是同时具有正负反馈的电路。那又怎么说? &nbs  详情 回复 发表于 2022-9-28 15:03
首帖电路,甚至连改进的 Howland 电路都不是。 下图是改进的 Howland 电路。其中把桥式电路的一个臂(9楼图中记为R2)分成两个电阻R2A和R2B,要求R2A与R2B之和等于原来的R2。如下图 [attachimg]645182[/attachim  详情 回复 发表于 2022-9-28 14:59

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snoa474a(1).pdf (175.05 KB, 下载次数: 5)

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